移動傳感器網(wǎng)絡(luò)三維空間路由協(xié)議研究.pdf

1、路由協(xié)議作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心支撐技術(shù)，一直以來備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。多年來針對二維環(huán)境的路由協(xié)議研究已經(jīng)較為成熟，然而針對三維移動型傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的路由協(xié)議研究仍處于起步階段。在絕大多數(shù)諸如大氣探測、海洋勘探和動物群落跟蹤等應(yīng)用中，傳感器節(jié)點往往以不同密度分布于三維環(huán)境中，且節(jié)點的位置因各種因素而頻繁更改。如何在這種動態(tài)拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，設(shè)計能量高效和數(shù)據(jù)傳輸高可靠性的路由協(xié)議是當(dāng)前學(xué)術(shù)界的研究熱點。
　　本文主要從基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、的路由協(xié)議和基于地理位置的路由協(xié)議兩個方向進(jìn)行研究，提出一個結(jié)合二者優(yōu)勢的混合型路由協(xié)議。在基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由協(xié)議方面，本文首先提出一種基于LEACH的改進(jìn)協(xié)議T-LEACH，該協(xié)議設(shè)計了三大機制，主要在以下三個方面進(jìn)行了改進(jìn)：
　?。?）結(jié)合樹路由機制，降低簇頭節(jié)點的能量消耗，提升網(wǎng)絡(luò)生存期。在簇頭間形成數(shù)據(jù)采集樹，降低了邊緣節(jié)點的能量消耗，使得大規(guī)模節(jié)點移動型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用成為可能。
　?。?）提出簇頭節(jié)點移動反應(yīng)機制，解除了

3、固定簇頭節(jié)點位置的限制，降低了網(wǎng)絡(luò)部署成本，有利于發(fā)揮傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，同時也使得LEACH算法在均衡消耗網(wǎng)絡(luò)能量上的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。
　?。?）結(jié)合功率控制技術(shù)，減少了單跳傳輸?shù)哪芎?，提高了?jié)點的生存時間。通過本文提出的多跳傳輸機制，T-LEACH算法可以有效地降低節(jié)點的能量消耗，從而進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的健壯性。
　　為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕疚慕Y(jié)合T-LEACH協(xié)議，提出了基于節(jié)點密度加權(quán)的路由協(xié)議方案，該方案通過同時運

4、行T-LEACH協(xié)議和加權(quán)的基于地理位置的路由協(xié)議，利用T-LEACH協(xié)議收集全局密度信息，對貪婪算法和恢復(fù)算法進(jìn)行加權(quán)，一方面利用全局節(jié)點密度信息解決局部最優(yōu)問題，另一方面令數(shù)據(jù)在節(jié)點密度較高的主干區(qū)域傳輸，顯著提高了網(wǎng)絡(luò)生存期，既規(guī)避了LEACH算法周期性通信中斷的問題，也對路由空洞問題提出了解決方案。
　　最后，通過在項目組設(shè)計的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三維環(huán)境路由協(xié)議仿真平臺上，對本文提出的路由協(xié)議與現(xiàn)有的LEACH、CBR-Mob