基于能量約束的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展產(chǎn)生了一系列新的應(yīng)用，同時(shí)也帶來了技術(shù)上的新需求和新挑戰(zhàn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)靈活多變、自組織等特色奠定了獨(dú)特而廣泛的應(yīng)用背景。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過能量有限的電池提供能源，使得如何對節(jié)點(diǎn)能量進(jìn)行優(yōu)化使用成為傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)之一。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有很多不同之處，傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗問題就是其關(guān)鍵性問題之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大、單個(gè)節(jié)點(diǎn)資源極其有限，其路由協(xié)議設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是有效節(jié)

2、約能源、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。降低傳感器節(jié)點(diǎn)能耗可在協(xié)議棧的各個(gè)層次實(shí)現(xiàn)，本文主要對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。首先研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和不同的分類，其次分析和比較了幾種經(jīng)典的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，并借鑒其中的優(yōu)秀思想，設(shè)計(jì)了改進(jìn)了的基于能量約束的路由算法。 本文提出一種基于結(jié)點(diǎn)密度的簇首選擇多跳路由協(xié)議(NodeDensity—BasedMulti—hopClusteringRoutingPro

3、tocol，NDMC)。本路由協(xié)議周期性的選擇簇頭結(jié)點(diǎn)，簇內(nèi)和簇首結(jié)點(diǎn)滿足結(jié)點(diǎn)平均距離最小化的原則，成簇穩(wěn)定后簇內(nèi)通信采用單跳，簇間通信采用單跳和多跳相結(jié)合的方式延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，并且本文還詳細(xì)分析推導(dǎo)了改進(jìn)簇首選取概率、最優(yōu)簇個(gè)數(shù)的選取方法。本文新提出的NDMC路由協(xié)議仍然采用LEACH協(xié)議"輪"的思想，輪由初始化和穩(wěn)定工作兩個(gè)階段組成。其中初始化階段即簇的形成階段，此階段根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中簇頭應(yīng)占的百分比和簇頭所擁有的節(jié)點(diǎn)數(shù)選出簇頭，節(jié)點(diǎn)

4、根據(jù)信號強(qiáng)弱決定所要加入的簇并且告訴相應(yīng)的簇首。 最后在NS2仿真平臺下對NDMC與LEACH協(xié)議進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真并作出了比較。仿真比較結(jié)果表明該協(xié)議能量利用率較高，有效延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。 本學(xué)位論文的研究工作主要得到了如下項(xiàng)目的資助：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號：60672137，60773211)、教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號：20060497015)、湖北省科技攻關(guān)項(xiàng)目(批準(zhǔn)號：2007AA101C63)、教育部