基于軌跡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和信息處理、傳輸技術(shù)，通常包含大量的可自組織成多跳無線網(wǎng)絡(luò)的分布式傳感節(jié)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)快捷、靈活，且不受有線網(wǎng)絡(luò)約束的優(yōu)點(diǎn)，可用于緊急搜索、災(zāi)難救助、軍事、醫(yī)療等環(huán)境中，具有廣泛的應(yīng)用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，被稱為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。 和傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有能量約束、冗余的低數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)和多對(duì)一的數(shù)據(jù)流等特點(diǎn)。能量有效性是無

2、線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)。根據(jù)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理策略的分析，能量消耗的主要因素有：感知數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和無線電通信，其中無線電通信是能量消耗的最主要的環(huán)節(jié)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效性的實(shí)現(xiàn)雖然可以在通信協(xié)議棧的不同層加以改進(jìn)，但由于基礎(chǔ)物理的局限，改進(jìn)主要在網(wǎng)絡(luò)層通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 本文致力于研究基于軌跡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由效率與節(jié)能問題。文章在分析和比較傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，從提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，延長(zhǎng)生存周期

3、的角度，文章設(shè)計(jì)出了兩種個(gè)獨(dú)立的路由協(xié)議：基于直線軌跡的高效節(jié)能路由算法和基于B樣條軌跡的高效節(jié)能路由算法。它們的應(yīng)用角度不同，前一種適合于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境差，不能提供穩(wěn)定的鏈路傳輸。而第二種適合應(yīng)用于特殊地形的傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)定曲線軌跡來避開障礙物或特定區(qū)域，并且能夠保持較高的傳輸效率；所做的工作的效能，文中通過NS—2仿真工具進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能考察。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1、現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類和比較。 根

4、據(jù)不同應(yīng)用對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)各種特性敏感程度，將現(xiàn)有的路由協(xié)議進(jìn)行了分類并對(duì)主要路由協(xié)議詳細(xì)的分析，此外，文章還從傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議性能角度對(duì)現(xiàn)有的協(xié)議進(jìn)行了比較，同時(shí)發(fā)現(xiàn)基于軌跡的路由協(xié)議要比其他協(xié)議的效率都要好，節(jié)點(diǎn)不需要維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由信息，通過局部最優(yōu)的策略降低了算法的復(fù)雜性，減少運(yùn)算帶來的能量消耗，增長(zhǎng)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存周期。 2、基于直線軌跡的高效節(jié)能路由算法。 文章分析了在鏈路質(zhì)量較差的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，僅依據(jù)節(jié)點(diǎn)間的

5、直線距離做貪婪轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)導(dǎo)致傳輸效率明顯下降的特點(diǎn)，重新定義了能夠反映鏈路質(zhì)量和電池剩余能量的度量值。依此為依據(jù)來選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，能夠保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)延較小，并且傳輸效率明顯改善。為了計(jì)算新度量值，文章還加入了鏈路層幀丟失率統(tǒng)計(jì)算法，能夠較為準(zhǔn)確的計(jì)算出下一階段鏈路質(zhì)量。并且該算法還加入了電池的充電模型，適用于帶有充電功能的傳感器節(jié)點(diǎn)。 3、基于B樣條曲線軌跡的高效節(jié)能路由算法。 文章在基于TBF模型的基礎(chǔ)上，提出了一種基于