無線傳感網(wǎng)絡(luò)中跨層路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點體積小,采用電池供電,因此造成了單個節(jié)點處理和存儲能力有限、通信范圍有限、能量有限等問題。然而,相鄰節(jié)點間共享信道極易引起收發(fā)數(shù)據(jù)的沖突,這樣不僅引起分組丟失而且增大了由重傳導(dǎo)致的時延和能量消耗。傳統(tǒng)的分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)各層之間彼此透明,以保持各層設(shè)計的獨立性,雖然簡化了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開發(fā)和降低了實現(xiàn)的難度,但是不能很好地適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性,不能綜合各層的信息以實現(xiàn)低沖突、高能效。為此,本文將主要研究跨層路由協(xié)議

2、,并提出了一種新的路由協(xié)議。
　　 本文針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的跨層路由協(xié)議進行研究,主要完成了以下的工作:
　　 (1)介紹了傳統(tǒng)的采用分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議,分析其優(yōu)點及其不足,針對其不足,引出了跨層設(shè)計的解決方法。接著,闡述了跨層設(shè)計的必要性及方法。然后,介紹和分析了幾種采用跨層設(shè)計的路由協(xié)議。
　　 (2)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中設(shè)計了新的接口。本文在MAC層和物理層設(shè)計了新的接口函數(shù),且在網(wǎng)

3、絡(luò)層設(shè)計了獨立的邏輯控制單元。網(wǎng)絡(luò)層通過邏輯控制單元調(diào)用MAC層和物理層的接口函數(shù),以獲得它們的信息。
　　 (3)提出了一種基于跨層設(shè)計的沖突感知且能量高效的路由協(xié)議(collision-awarcenergy-efficientroutingprotocol,CAEE)。CAEE路由協(xié)議利用邏輯控制單元中得到的信息,計算出路徑中候選節(jié)點的沖突度和能量度,以此作為路由選擇的度量,來實現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)中的沖突和提高能量使用效率。為降低

4、網(wǎng)絡(luò)中的沖突,CAEE路由協(xié)議引入了沖突度作為路由度量的計算參數(shù),在選擇路徑時避開沖突較高的區(qū)域。為提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率,CAEE路由協(xié)議在路由度量中引入了能量度,盡量選擇路徑總能耗低且節(jié)點剩余能量高的路徑作為路由。為了進一步的降低節(jié)點能量消耗和減少沖突,本文利用無線信道增益對稱原理,在聯(lián)合MAC層和物理層的基礎(chǔ)上計算出最優(yōu)發(fā)送功率,對每一跳的發(fā)送功率進行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,與AODV相比,CAEE的丟包率降低20％左右。且在平均端到端延