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文檔簡介
1、物聯(lián)網技術成為近些年人們研究的熱點,而作為物聯(lián)網關鍵技術之一的無線傳感器網絡更是熱點中的關鍵點。無線傳感器網絡是一種特殊的Ad-hoc網絡,因此其除了具有Ad-hoc網絡的一般特性之外,還具有自身的特點,尤其是硬件資源有限以及節(jié)點能量受限的特點,嚴重阻礙了無線傳感器網絡的發(fā)展。無線傳感器網絡節(jié)點能量受限、網絡節(jié)點數目通常很大,傳統(tǒng)的無線網絡路由協(xié)議已不再適合無線傳感器網絡,無線傳感器網絡路由協(xié)議設計的一個主要目標就是在執(zhí)行數據通信功能前
2、提下盡可能延長網絡的壽命,并通過積極的能量管理技術避免網絡連接性因節(jié)點能量不足而造成的惡化。
由于無線傳感器網絡路由協(xié)議的特殊性,使用傳統(tǒng)的路由協(xié)議已無法滿足無線傳感器網絡的要求,針對無線傳感網絡的路由協(xié)議成為近些年的研究熱點。目前針對無線傳感器網絡的路由協(xié)議多種多樣,依據其設計思路和實現方式,大致將其分為四種:平面路由協(xié)議、層次路由協(xié)議、基于地理位置的路由協(xié)議和能量感知路由協(xié)議,其中地理位置路由算法因其簡單高效并且負載低
3、,逐漸成為國內外無線傳感器網絡路由協(xié)議的研究熱點。Geocasting(地域群播算法,一種向指定幾何區(qū)域內的所有節(jié)點發(fā)送數據的路由協(xié)議)是基于平面化地理位置路由協(xié)議的一種,目前已經提出了一些Geocasting路由協(xié)議,大多數都是針對單目標區(qū)域的,然而有些情況下我們需要向多個Geocasting區(qū)域發(fā)送數據,即多地域群播算法,由于其目標區(qū)域數量以及位置均未知,這種復雜性注定了單目標區(qū)域算法無法滿足其需求。單費馬點鏈算法雖然降低了能量開銷
4、,但是其傳輸延遲卻很大。
多目標區(qū)域數據傳輸過程中的能量開銷和傳輸延遲是互相制約的,尋找一種能夠平衡這兩方面的路由算法就相當重要,也是關鍵點和難點。針對這兩個問題本文提出了一種以源節(jié)點為中心網格劃分的路由算法:以每個源節(jié)點為中心將其傳輸區(qū)域分為四個網格,每個網格中尋找一個簇頭,源節(jié)點計算出每個網格的簇頭并將每個網格中的目標區(qū)域按逆時針方向形成一個費馬點鏈。源節(jié)點先將數據傳送到各個網格的簇頭,然后由簇頭負責將數據傳送到各自負
5、責網格中的費馬點和目標區(qū)域中,簇頭按照需求復制數據包并修改相應的目的節(jié)點將其發(fā)送出去,如此繼續(xù)下去,直到數據包到達所有的目標區(qū)域,到達區(qū)域的數據包在區(qū)域內泛洪,以實現使區(qū)域內的所有節(jié)點收到數據包的目的。通過仿真實驗表明多費馬點鏈算法與現有算法相比,在能量開銷接近的情況下,其傳輸延遲比其它算法更低,其相對于單費馬點鏈算法,傳輸延遲低100%,相對于多路徑單地域群播算法,傳輸延遲低20%-30%,提高了整個網絡的性能。
基于費
6、馬點鏈的多費馬點鏈算法,通過網格劃分降低了多地域群播算法的傳輸延遲,通過網格內簇頭節(jié)點的選擇降低了網絡中的能量開銷,結合三角形與四邊形費馬點形成網格內唯一的費馬點鏈不僅降低了數據傳輸延遲,而且通過費馬點鏈建立的可靠性降低了整個網絡的能量開銷。但是該算法仍然存在著一定的缺陷,網絡拓撲的不確定性以及不規(guī)則性導致該算法在網絡拓撲不理想的情況下性能也會下降。為了解決這些問題,本文中提出了自適應多費馬點鏈算法,該算法主要思想是:網格劃分中首先計算
7、出目標區(qū)域以源節(jié)點為中心旋轉90°的區(qū)域內目標區(qū)域的密度集,以該密度集中密度最大的區(qū)域的中心線為坐標軸將網絡劃分為四個網格,其次根據網格內目標區(qū)域的位置分三神情況選擇合適的簇頭:第一種情況為源節(jié)點的一個或多個網格內無目標區(qū)域,第二種情況為網格中與源節(jié)點距離相等的目標區(qū)域有多個,第三種情況為目標區(qū)域均離源節(jié)點很遠。然后依據右手原則分兩種情況選擇最佳的簇頭節(jié)點以及下一跳節(jié)點。仿真實驗結果表明,自適應多費馬點鏈算法減少了網絡中的能量開銷,降低
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