无线传感器网络中协同ARQ系统性能建模研究的开题报告

无线传感器网络中协同ARQ系统性能建模研究的开
题报告
一、研究背景
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量
分布式传感器节点组成，通过互联互通实现数据采集、处理、储存及传
输等功能的无线网络。

在WSN中，节点的能源有限、计算能力有限、通信距离有限等因素使得网络通信存在着许多与传统网络不同的问题，如
数据冗余、数据丢失、Packet Error Rate（PER）高等问题。

针对这些问题，分层且具有差错控制机制的ARQ（Automatic Repeat reQuest）协议成为了一种重要的通信技术手段。

协同ARQ（Cooperative Automatic Repeat reQuest）是一种WSN
中的差错控制协议，在此协议下，通信节点能够协作进行数据重传，通
过协同的方式提高了网络性能和数据传输的可靠性。

自协同ARQ技术被
提出以来，研究者们一直致力于对其进行性能优化和理论分析，并对其
在WSN中的应用进行了广泛探讨。

除了最初的理论论证和仿真实验外，还有很多领域研究采用了协同ARQ协议，如智能交通系统、无线电视等。

二、研究目的和意义
协同ARQ协议在WSN传输中已被广泛应用，但在实际应用中，在
不同的网络参数下，协同ARQ协议的性能表现可能会出现很大的不同。

为了充分利用WSN的资源和提高无线传感器网络的通信性能，需要对协同ARQ协议进行性能分析和优化。

因此，本项目旨在研究协同ARQ协议在不同背景下的有效性和效率，并探究其在WSN中的应用。

三、研究内容和方法
本项目的研究内容主要包括以下三个方面：
1. 系统性能建模
通过对协同ARQ协议在WSN中的工作原理进行分析，建立一套的
系统性能模型，并对其进行分析和验证。

模型建立主要依据协议的基本
设计和WSN相应的特性进行分析和抽象，包括数据源、目标节点、中继节点等，鉴于网络数据传输的特点，采用可靠性和时延两个指标进行性
能评价。

2. 效能分析
在WSN的实际环境中，影响协同ARQ协议性能的因素非常复杂，
包括信道质量、网络拓扑、传输距离、网络负载等。

为了全面分析协同ARQ协议在不同网络参数下的性能表现，将重点测试协议的可靠性、时
延性以及整个系统的吞吐率等三个方面，并尝试在实际网络环境下进行
实验和验证。

3. 性能优化
为了进一步提高协同ARQ协议的性能，在性能分析的基础上，研究如何优化协议性能，提高数据传输的可靠性和整个系统的吞吐率，包括
消息传递的路由优化、分布式重传策略等，并通过实验对优化策略进行
验证。

四、研究进度安排
本项目的进度安排如下：
1. 系统性能建模阶段
(1) 确定论文研究方向和内容，包括研究目的、意义，重点论文、参考文献等。

(2) 对文献进行综述和分析，汇总相关数据和信息，并制定研究方向。

(3) 基于协同ARQ协议和WSN的特点，建立性能分析模型，验证和分析模型的可行性。

2. 效能分析阶段
(1) 搭建WSN实验平台，采集测试数据，并对数据进行处理和分析。

(2) 通过实验和仿真等方式对协同ARQ协议的可靠性、时延性、吞吐率等指标进行测试和分析，并得到相关的性能参数。

3. 性能优化阶段
(1) 在协同ARQ协议的基础上，对路由算法和分布式重传策略等进行进一步优化，并测试其对网络性能的影响。

(2) 撰写论文并整理数据，进行论文修改和维护。

五、预期成果
通过本项目的研究，预计能够得到以下成果：
1. 建立WSN中协同ARQ协议的性能模型，并对模型进行验证和分析。

2. 对协同ARQ协议在WSN中的性能进行全面的分析和测试，在不同网络参数下，估计协议的可靠性和整个系统的吞吐率等性能。

3. 在性能分析的基础上，提出一种性能优化的策略，包括路由优化和分布式重传策略等，用于进一步提高协议的性能。

4. 撰写论文并进行学术交流，共享研究成果。