RED算法无线传感器网络拥塞控制算法分析及其仿真实验(2)

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4.2 仿真实验与性能分析18

4.3 本章小结·26

结论·27

致谢 28

参考文献29

1 引言

1．1 无线传感器网络概述

随着传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术的迅速发展，无线传感器网络应运而生。无线传感器网络由部署在检测区域的大量微型传感器节点通过自组织的方式构建，并将采集到的数据信息传递给观察者。如图 1-1 所示为传感器节点的构成体系，主要由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量模块组成。

无线传感器网络对信息的采集和传输有了全新的定义，在新一代的网络中扮演着重要的角色[1]。尤其是进入21世纪后，随着通信行业的蓬勃发展，无线通信越来越得到重视，随之也就加大了对无线传感器网络的研究。科学家预测无线传感器网络将是未来智能世界的重要组成部分。截止到2011年底，世界无线传感器网络的系统与服务价值达到了46亿美元，世界上约有2/3的公司正在使用无线传感器网络或者进行相关的研发工作。论文网

无线传感器网络中主要包括五部分：检测区域，被测对象，观测节点，sink节点和用户终端[2]（如图1-2所示）。大量的观测节点随机分布在检测区域内，能够通过自组织的方式构成网络。观测节点将检测到的数据沿着其他传感器节点构成的路径，通过节点间逐跳的方式进行传递，传递过程中检测的数据也会被多个节点进行处理，所有数据最终均传递至sink节点，由sink节点通过互联网或者卫星传送到用户终端。

1．2 无线传感器网络发展历程及研究现状

1．3 无线传感器网络特点

由于无线传感器网络本身独有的拓扑结构和特殊的应用场景，在很多方面与局域无线网络有所不同，具有以下特性：

（1）大规模性。为了获取精确信息，在检测区域常常要部署成千上万的传感器节点，这里说的大规模性不仅指的是传感器的数量大，而且还指出传感器分布在很大的地理区域内。

（2）自组织性。因为传感器节点在被放置的时候，位置是不确定的，各自之间也没有联系，这就要求传感器节点有自我组织网络的能力，通过拓扑控制和网络协议构成无线网络系统。

（3）动态性。由于无线传感器节点能量有限，节点可能随时会退出网络，新的节点会加入到网络中，而且被测对象和观察者存在可移动性，这就要求网络的拓扑结构具有动态性，能够适应不同情况的变化。

（4）可靠性。由于无线传感器网络通常用于测量人类不易到达的环境，而这些环境条件通常十分恶劣，人工往往不能进行维护，这就要求传感器节点非常坚固，能够适应各种恶劣环境，而且节点要能够保证信息传输的可靠性。文献综述

（5）以数据为中心[7]。传感器网络是任务型网络，收集数据、传输数据是其首要任务，传感器网络中的节点通常通过编号来区分，但是编号与节点之间不是固定的，这是网络自身特性决定的。因此当用户要查询某个事件时，只关心的是数据情况，对数据来自哪些节点并不在乎。

1．4 本文研究内容

本文通过借助已有相关研究成果，通过分析无线传感器网络的特性，对无线传感器网络拥塞做了详细的分析，指出了拥塞的原因，给出了拥塞检测、拥塞反馈和拥塞控制的研究现状，并对目前几种较为经典的拥塞控制方案进行了分析比对。对RED算法进行了详细的分析，叙述了RED算法的原理及工作流程，并通过NS2平台完成了无线传感器网络中RED拥塞控制算法的仿真。