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系統識別號 U0002-2706201413553400
中文論文名稱 感測網路中研發具時效性之資料收集暨多天線排程技術
英文論文名稱 Efficient Data Collection Mechanisms with Multiple-Antenna Systems in Wireless Sensor Networks
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 劉俊彥
研究生英文姓名 Chun-Yen Liu
學號 601410029
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2014-06-13
論文頁數 59頁
口試委員 指導教授-張志勇
委員-陳裕賢
委員-陳宗禧
委員-張志勇
中文關鍵字 無線感測網路  資料收集  行動收集器  多天線 
英文關鍵字 Wireless Sensor Networks  Data Collection  Data Mule  Multiple Antennas 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 資料收集在無線感測網路中是一項相當重要的研究議題,為了達到平衡感測器電量的目的,有許多研究[12]-[16]利用行動收集器(Data Mule)移動於監控場景中,收集固定式感測器(Static Sensor)的感測資料。然而,大多數的研究均假設感測器待收集的資料量是相同的。實際上,不同區域的感測器可能因重要性及任務不同,而有不同數量的感測資料。另外,若感測資料量過於龐大(例如:圖片、影像等),行動收集器只裝設一根天線將導致資料收集時間過長。有鑒於此,本篇論文提出一資料收集機制,使用裝設多根天線(Multiple Antennas)的行動收集器,依據固定式感測器不同的資料量,對於資料收集進行排程規劃,以減短資料收集所耗費的時間。其中,本論文更深入探討尋找較佳資料收集位置的方式,以使用較少的行動收集器,使感測資料可於使用者規定的時間內回傳至資料收集站。實驗證明本篇論文的作法在平均傳輸延遲時間與平均收集時間方面優於其他研究。
英文摘要 Data collection is a key issue in wireless sensor network. Some existing studies use the data mule (DM) to efficiently collect the sensing data to the sink node. Based on user requirements, different type of sensors will be allocated in the monitoring area, and thus DM will collect different data quantities of the sensors. However, when the DM equipped with single half-duplex antenna, it will lead to the long data transmission delay. To handle this, this paper allows that the DM equipped with multiple half-duplex antennas such that it can simultaneously collect data from different sensors within its communication range. To achieve this, the DM selects some proper locations to collect the sensory. Therefore, the DM can collect the data in short time.
論文目次 目錄
圖目錄 V
表目錄 VII
第一章、簡介 1
第二章、相關研究 5
2.1 一台全向單天線之行動收集器進行資料收集 5
2.2 多台全向單天線之行動收集器進行資料收集 6
2.3 多台方向多天線之行動收集器進行資料收集 8
第三章、網路環境與問題描述 9
3.1 網路場景 9
3.2 通訊模型 10
3.3 問題描述 11
第四章、基本概念 13
第五章、多天線資料收集機制 19
5.1 尋找候選收集點(Finding Candidate Polling Points Phase, FCP-Phase) 19
5.2 選擇合適收集點(Selecting Adaptive Polling Points Phase, SAP-Phase) 23
5.2.1 孤立點之收集點挑選與資料傳輸安排 23
5.2.2 非孤立點之收集點挑選與資料傳輸安排 26
5.3 調整收集點位置(Refining Polling Points’ Position Phase, RPP-Phase) 30
5.4 分群與路徑建置(Clustering and Path Construction Phase, CPC-Phase) 34
第六章、模擬實驗 38
第七章、結論 49
參考文獻 50
附錄—英文論文 53

圖目錄
圖(一):FCP階段中,收集站尋找候選收集點。 14
圖(二)(a):候選收集點p1與p3成為收集點。 15
圖(二)(b):候選收集點p2與p3成為收集點。 15
圖(二):SAP階段中,收集站自候選收集點挑選收集點。 15
圖(三)(a):以重疊區域中心點作為收集點。 16
圖(三)(b):調整收集點。 16
圖(三):RPP階段中,收集站調整收集點位置。 16
圖(四):CPC階段中,收集器分群與路徑建造。 17
圖(五):點集合U'與U'以TSP建造路徑。 20
圖(六):收集站依據權重值挑選候選收集點。 22
圖(七): 4-sector智能天線。 25
圖(八):孤立點之收集點挑選與資料傳輸安排。 25
圖(九):非孤立點之收集點挑選與資料傳輸安排。 29
圖(十):不同收集位置之資料收集時間 31
圖(十一):收集站計算通訊重疊區域之切割區塊權重值。 33
圖(十二):收集點依照收集與行走時間進行分群 36
圖(十三):收集站調整各收集器資料收集出發位置。 37
圖(十四):有無挑選收集點之資料收集時間比較。 39
圖(十五):sector數量與資料量差距對於收集器數量之影響。 40
圖(十六):資料收集限制時間與資料量差距對於收集器數量之影響。 41
圖(十七):資料量差距與感測器數量對於收集時間之影響。 42
圖(十八):資料量差距與感測器數量對於感測器傳輸延遲時間之影響。 43
圖(十九):sector數量對於資料收集時間之影響。 44
圖(二十):資料傳輸速率對於收集器數量之影響。 45
圖(二十一):收集器行走速率對於收集器數量之影響。 46
圖(二十二):sector數量對於感測器傳輸延遲時間之影響。 47
圖(二十三):資料收集限制時間對於感測器傳輸延遲時間之影響。 48

表目錄
表(一):資料收集研究之比較 8
表(二):模擬參數 38
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