基于環(huán)境監(jiān)測(cè)覆蓋率的路由協(xié)議的研究與改進(jìn).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、城市交通管理、軍事偵察等多個(gè)領(lǐng)域。本文主要針對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的路由協(xié)議設(shè)計(jì)。 在該應(yīng)用領(lǐng)域中，基于傳感器節(jié)點(diǎn)分布不均勻、節(jié)點(diǎn)電池?zé)o法替換的客觀條件和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的目的，如何延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)生存期和保持無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)面積覆蓋率是最重要的兩個(gè)問(wèn)題。 本文在現(xiàn)有LEACH 路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，以延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

2、的網(wǎng)絡(luò)生存期和保持無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的面積覆蓋率為目標(biāo)設(shè)計(jì)出一種新的路由協(xié)議——CBCRP(Coverage Based Clustering RoutingProtocol)。論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面： (1)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及需要考慮的因素進(jìn)行介紹，選取一些具有代表性的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，對(duì)其進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)。對(duì)其中經(jīng)典的分簇協(xié)議同時(shí)也是本文需要改進(jìn)的協(xié)議——LEACH協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的量化分

3、析。 (2)在LEACH 路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期和保持網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控面積覆蓋率為目標(biāo)設(shè)計(jì)出一種新的路由協(xié)議CBCRP。LEACH協(xié)議的實(shí)現(xiàn)分為三階段：簇首選擇階段、簇結(jié)構(gòu)建立階段、數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸階段。CBCRP協(xié)議對(duì)LEACH協(xié)議的簇首選擇階段和簇結(jié)構(gòu)建立階段做出改進(jìn)。在簇首選擇階段中，CBCRP就LEACH協(xié)議的簇首選擇算法進(jìn)行改進(jìn)，將傳感器節(jié)點(diǎn)自身的冗余度(以概率模型分析節(jié)點(diǎn)被周圍鄰居節(jié)點(diǎn)完全覆蓋的概率)和節(jié)點(diǎn)自身的剩余能

4、量作為簇首選擇的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而更好的保持網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控面積的覆蓋率。在簇結(jié)構(gòu)建立階段，CBCRP協(xié)議對(duì)LEACH協(xié)議非簇首節(jié)點(diǎn)選擇簇首節(jié)點(diǎn)加入算法進(jìn)行改進(jìn)，引入簇首節(jié)點(diǎn)的剩余能量和非簇首節(jié)點(diǎn)到簇首節(jié)點(diǎn)的距離作為選擇哪個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)加入的參考依據(jù)，進(jìn)而使得簇的結(jié)構(gòu)更加合理、降低網(wǎng)絡(luò)能耗，最終達(dá)到延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期。 本文最后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真，對(duì)CBCRP和LEACH協(xié)議進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在網(wǎng)絡(luò)生存期方面，CBCRP協(xié)議比LEACH協(xié)議延長(zhǎng)了15％。