498 浏览移动中继辅助的物联网通信网络性能分析方法研究
摘要：近年来,利用移动中继节点辅助物联网设备进行数据传输,已成为物联网中信息传输领域的研究热点。在不同的网络范式中合理部署和利用移动中继节点,可以有效地缓解物联网的局部“能量空洞”问题,平衡物联网设备的能耗,大幅提高网络的生存周期和采集信息的成功传输概率。在实际大规模随机网络中,移动中继的移动特性和业务的动态到达特性等对网络干扰分布具有不可忽略的影响,然而现有的相关研究工作缺少对这种影响的刻画,导致移动中继辅助的物联网通信系统的理论分析框架不完善。因此,本研究主要工作总结如下:（1）在由传感器、移动中继、基站构成的完全机会式传输网络场景下,利用随机几何理论,分析随机移动的中继节点与传感器和基站的机会式接触传输过程。通过建模移动中继与传感器节点的接触时间分布与间隔时间分布,推导物联网接收节点处的累积干扰分布,进而求解网络的上行成功传输概率,分析网络的端到端时延。基于构建的网络性能分析框架,量化节点密度、中继移动速度和传感器节点的接触半径对网络性能的影响,确定制约网络通信性能的关键要素。（2）在改进数据汇聚策略的业务感知的机会式传输网络场景下,综合考虑节点的空间随机分布特性与业务的随机到达特性对网络中干扰分布的影响,推导接收节点的成功传输概率。利用带一般服务限定的M/G/1休假排队模型对传感器节点队列状态进行建模,推导数据包从产生到被基站接收的端到端时延。最后,与静态中继辅助的物联网通信架构进行对比,量化移动中继引入后网络能耗的增益。（3）在由传感器、无人机、基站组成的多无人机辅助传输网络场景下,基于一种能提供均匀覆盖、遵循固定飞行轨迹的Radial移动模型,提出一种多无人机辅助的数据收集与转发策略。基于实际的Lo S/NLo S衰落的空-地信道模型和节点最强接收信号关联策略,分析信道的随机性和节点的空间随机分布特性对网络干扰分布的影响,推导数据的成功传输概率和端到端可达速率,为无人机辅助的物联网通信网络设计提供理论依据。
关键词：物联网;移动中继;随机几何
文章目录
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 不同类型的移动节点
1.2.2 不同移动模型的移动节点
1.3 现有研究存在的问题
1.4 研究内容与技术路线
1.5 论文组织结构
第二章 完全机会式传输网络性能分析
2.1 系统模型
2.1.1 网络场景
2.1.2 移动模型
2.1.3 信道模型与干扰分析
2.2 平均接触时间与平均间隔时间
2.3 成功传输概率理论分析
2.4 实验分析
2.4.1 平均接触时间与平均间隔时间
2.4.2 移动中继的成功传输概率
2.4.3 端到端时延
2.5 本章小结
第三章 业务感知的机会式传输网络性能分析
3.1 系统模型
3.1.1 网络场景
3.1.2 业务模型
3.2 排队模型
3.3 性能分析
3.3.1 成功传输概率分析
3.3.2 端到端时延分析
3.3.3 能耗分析
3.4 实验分析
3.4.1 理论结果验证
3.4.2 实验结果分析
3.5 本章小结
第四章 多无人机辅助传输网络性能分析
4.1 系统模型
4.1.1 网络场景
4.1.2 数据收集与转发策略
4.1.3 移动模型
4.1.4 信道模型与干扰假设
4.1.5 关联策略
4.2 链路距离分布
4.3 性能分析
4.3.1 无人机侧成功传输概率
4.3.2 基站侧成功传输概率
4.3.3 链路传输速率
4.4 实验分析
4.4.1 理论结果验证
4.4.2 实验结果分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
[1]基于静态和移动传感器的WSN的k-覆盖研究[J]. 贺春林,赵海军,陈毅红. 计算机应用研究. 2021(03)
[2]传感网中时延受限的移动式数据收集方法综述[J]. 王文华,王田,吴群,王国军,贾维嘉. 计算机研究与发展. 2017(03)
