基于主动队列管理的无线传感器网络拥塞控制研究论文

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1、中图分类号：TP393单位代码：10425学号：S09070965◎寸阂石油六学硕士学位论文ChinaUniversityofPetroleumMasterDegreeThesis基于主动队列管理的无线传感器网络拥塞控制研究ResearchonCongestionControlbasedonActiveQueueManagementinWirelessSensorNetworks学科专业：计算机科学与技术研究方向：计算机网络作者姓名：王盼盼指导教师：赵仕俊高级工程师二。一二年五月●●■■I●f!i、▲j，事，’l气j巧、、『15嘻、Researc

2、honCongestionControlbasedonActiveQueueManagementinWirelessSensorNetworksAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangPanpanSupervisor：SeniorEngineerZhaoShijunCollegeofComputer&CommunicationEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指

3、导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学(华东)或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均己在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：圣I金睑日期：pJ】!年∥月fEl学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学(华东)有权使用本学位论文(包括但不限于其印刷版和电子版)，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有

4、关部门(机构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签指导教师签名：日期：pJ碎铜7E1日期：v，二年彳月／El摘要无线传感器网络(WSN)节点的计算、通信和存储能力都十分有限，以及WSN的事件突发性和固有的多到一、多跳的通信模式使其在数据传输过程中经常发生拥塞。拥塞不仅导致数据包的丢失、网络延迟的增加，而且造成对传感器网络有限能源和带宽的浪费，缩短生命周期。由于W

5、SN自身的特点，传统网络中的拥塞控制策略不再适用，因此，结合无线传感器网络的特性，设计其拥塞控制机制是亟待研究的课题。当前研究人员提出了许多WSN的拥塞控制机制，但大部分机制是基于简单的拥塞检测与拥塞处理的控制研究，这类操作是拥塞发生后采取的缓解措施，通常能耗过高，存在一定的滞后性，这显然达不到WSN节能以及跟踪应用准确性的要求。目前，主动队列管理(AQM)技术是有线网络拥塞控制的一个研究热点，它在拥塞之前采用提前丢包的思想，能够有效地控制队列长度，避免网络发生拥塞，解决滞后性和能量的不必要耗费问题。因此，如何有效地引入AQM技术以避免拥塞是WS

6、N的一个关键问题。基于以上分析，本文根据无线传感器网络的特点，提出了一种基于主动队列管理的无线传感器网络拥塞控制机制APIDR。该机制包括两部分：中间节点的自适应主动队列管理API算法和源端的区分丢包算法DR。其基本思想：首先，针对WSN的特性之一——动态变化和能量有限，在中间节点设计一种简单的自适应主动队列管理API算法，以实时跟踪WSN的动态环境；其次，有效的拥塞控制算法离不开源端的速率调节策略，针对WSN的特性之二——高误码率，在源端设计区分丢包的速率调节算法DR，该算法在考虑误码率产生误码丢包的基础上，试图将拥塞丢包和误码丢包区分开，避免

7、源端将丢包统一视为拥塞丢包从而启动拥塞控制机制带来的能量消耗和吞吐量的降低。最后，将中间节点和源端相结合，共同实现APIDR机制。运用NS2网络仿真器进行验证，仿真实验证明了APIDR机制既可使队列长度快速稳定地收敛于期望队列长度，提高吞吐量和降低丢包率，又能有效地避免拥塞，使源节点发送速率相对稳定。关键词：无线传感器网络，主动队列管理，拥塞避免，PI控制，NS2ResearchonCongestionControlbasedonActiveQueueManagementinWirelessSensorNetworksWangPanpan(Com

8、puterScienceTechnology)DirectedbyZhaoShijunAbstractCongestionoftenOc