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浅析无线传感器网络跨层优化和控制 摘要:目前,无线传感器网络(WSN)跨层优化和控制理论已经成为热点。与传统的网络设计比较 ,现在大多数的网络设计是使用互联网的模式来进行无线网络设计的。然而,无线传感器网络存在能量限制的特点,使得传统有线网络设计面临严峻的挑战。本文主要介绍了跨层优化的无线传感器网络(WSN)技术及其主要设计。最后,阐述了跨层设计中的技术问题和挑战。 关键词:无线传感器；网络跨层设计；优化 前言 目前,无线传感器网络(WSN)主要用于军事和医疗领域,，除此以外，还涉及到其他的领域。但是在无线传感器网络技术领域有一些问题需要解决。主要包括功能薄弱、造价高、网络生命周期短等。复杂无线传感器网络(WSN) 的实现是非常困难的。因此,为了解决现有的问题,研究跨层优化和控制的无线传感器网络(WSN)是非常重要的,也是迫切需要解决的问题。 1、无线传感器网络跨层设计的背景 1.1分层设计方法 目前,通信系统主要是基于开放标准的层次模型,因此,无线网络协议分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五个层次。层次模型的特点是,每一层都能独立设计和操作,交流只有在相邻层的位置执行，同是还收到协议的限制。层次结构还具有非最优性和非灵活性的特点。非最优性是指共享层次间的信息,分层接口对于应用和个体网络约束是静态的、独立的。非灵活性意味着新的开发人员必须分在一个较低层次作用。虽然现在是很多新技术能够有效地提高无线网络的网络性能,但无线网络的物理层仍无法向高一层提供一个稳定的宽带协议,这种缺点一直找不到一种好的方法改善。所以上层协议不得不受到物理层的影响,为了提高无线网络的性能，必须要求上层协议可以与物理层进行交互。因此,产生了无线网络跨层设计的思想。 1.2跨层设计方法 无线网络跨层设计是基于特定的层次结构来说的,主要用于通信协议不符合分层结构的体系而设计的。跨层设计的主要目标是结合不同区域的资源构建网络,使每一层的信息都可共享,从而提高使用网络的效率和稳定性。对于大多数网络,设计的主要目的是传递信息。然而,无线传感器网络具有综合处理多种信息信号的能力,并且可以能够通过自身网络中各传感控制器,组成了能够处理综合能力的传感器网络。无线传感器网络(WSN)也有自己的局限性,特别是很多新型应用在网络设计中提出了新的要求和新的挑战。自适应是一种机制,是协议层通过观察网络的条件做出反应的机制。自适应不仅包括协议层上对下的适应,但也包括下层对上层适应上的变化。总体而言,通信系统必须考虑协议层之间的交互,促进优化性能,保证系统网络性能的稳定性。 2无线传感器网络(WSN)跨层设计的主要技术 2.1基于能效的跨层设计技术管理 无线传感器网络跨层设计基于能效管理指的是传感器的设计节能、抗干扰性能需求,节能、抗干扰等关键指标结合具体要求,与现代先网络和信息处理技术有一定的相似性。现阶段已有了无线传感器网络的节能管理优化设计阶段研究成果。这些结果的核心是使用MAC层和网络层之间的跨层信息共享,以提高整个网络系统的性能。因此,有必要进一步研究节能的跨层设计的无线传感器网络(WSN)发展前景。 2.2基于最优的跨层设计技术代理 基于最优代理跨层设计技术是指利用最优代理提供不同协议之间的信息交换,从而达到提高无线传感器网络的性能的目的。最优代理开发基于跨层设计的技术框架协议,并通过最优代理来提高网络系统的性能。通过自上而下的应用需求,最优代理可以反馈给底层网络信息。用户可以使用最优代理和网络协议层共享和交换信息。 2.3跨层设计技术基于优质服务保证 服务质量(QOS)指的是网络提供优先服务的能力,包括专用带宽、抖动控制和延迟,降低数据包损失率,在不同的广域网,局域网下指定网络流量等。优先级不会妨碍其他流量的进展。跨层设计技术基于高质量的服务,核心就是为了保证网络的稳定性和应用性能的提高,为用户提供高质量的网络服务。无线传感器节点收集通过采集节点和基站信号传送给远程用户,或发送信号给远程控制传感器。必须确保信息传输过程中,每个用户的网络需求。 3当前的跨层设计技术的挑战 跨层设计的无线传感器网络是无线网络设计的一种新型设计技术,有许多的局限性和应用相关的一些问题,现在最大的挑战是跨层设计技术,以及如何实现跨层设计。主要挑战包括:第一,整个网络设计和优化是一个非常复杂的任务。尤其是实时动态优化的过程,优化问题更加复杂。因此,一个更有效的调度网络层信息网络的跨层设计是相当重要的。第二,在优化的过程中,使用的标准是不可避免的关键问题。特别是在多元化需求的情况下,测量标准的定义具有重要意义。第三，动态网络实现更加困难,主要是谁来控制功能的关键问题没有一个好的解决方案。因此,当前的无线网络跨层设计技术正面临各种挑战,尤其是在高端动态网络的过程中面临更多的挑战。当然,随着计算机网络技术的不断发展,无线传感器网络相关技术人员的问题一个接一个会被克服,可以预测,我国的无线传感器网络将会有一个良好的使用前景。 4结束语 近年来,根据上述问题,我们提出了各种各样的跨层设计。根据不同的优化目标将被分为以下四类,一是减少功能消耗。也就是说,如何利用无线传感器网络跨层设计的优点的使用来提高网络容量的可能性和必要性。二是提高系统吐纳量。这主要是为了解决无线传感器网络规模的问题。三是我们需要满足的要求高质量的服务。简单说就是是满足不同网络用户的不同需求。四是获得更高的资源利用率。即由层之间的共享信息,提高系统的性能。总之,随着无线传感器网络应用的进一步推广和研究，跨层设计技术还包括其他新技术,从而导致更加复杂多样的特征点,需要我们进一步的研究。 本文来源：https://www.dywdw.cn/fea345d6740bf78a6529647d27284b73f24236e5.html
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2023-03-24
