基于WiFi的低时延数据收集算法研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:comeonlinli
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在日常生活中,有许多场景中需要进行数据收集。本硕士论文研究如何使用Wi Fi进行数据收集。Wi Fi的传输速度快、可通信距离长且具有一定安全性,这些优点将有助于实施数据收集工作。本文的主要工作如下:(1)提出了一种基于Wi Fi握手协议的数据收集方案,该方法利用了WPA2加密无线网络的身份认证过程。这种方法仅要求参与者携带任一搭载Wi Fi功能的设备,不需要安装特定的应用程序。此方案是通过捕获加密无线网络认证过程中的握手帧提取相关参数来获取参与者提交的原始数据。参与者在无线网络连接页面的密码输入框中输入所需提交的数据并尝试连接到指定的无线网络后,组织者可在短时间内获取这些数据。对该系统进行实验评估,结果表明此方案可以较快地进行数据收集且具有较好的高并发性,高并发地提交数据时平均每成功提交一条数据耗时约5-6毫秒,成功率可达95%以上。(2)提出了面向无人机通过Wi Fi从地面节点收集数据场景的节点传输调度算法,可以最大化吞吐量。地面节点位于缺乏基础设施网络的区域,无人机无法提前知晓其位置以规划路径。本工作的难点在于选择需要向无人机传输数据的节点并对它们的传输时间进行调度以最大化无人机的吞吐量。在提出问题后可发现此问题由于实变量和整数变量的混合而难以解决。本文将提出的问题分解为两个子问题,分别是调整各节点的传输时间和选择传输节点。对于第一个子问题,本文给出了多项式时间的算法来求解。对于第二个子问题,因为穷举法所需的运行时间会随着节点总数的增长而指数型增长,所以本文提出了两个多项式时间的次优算法来解决该问题,其一是基于距离直接选择,其二是采用贪婪算法的思想通过多次迭代来求解。模拟实验表明,提出的贪婪算法达到的吞吐量和穷举算法接近,但具有较短的运行时间。
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