用于土遺址保護的無線傳感器網絡路由協(xié)議研究與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網絡(WSN)的路由協(xié)議是WSN領域中當前熱門研究方向之一。雖然目前國內外提出了不少無線傳感器網絡路由算法，但是大部分的研究工作都是基于仿真平臺對協(xié)議進行評估，將算法實現(xiàn)并部署網絡在實際應用中的研究工作尚不多見。因此，如何設計和實現(xiàn)實用性強的無線傳感器網絡路由協(xié)議是具有現(xiàn)實意義的工作。本文以土遺址保護為應用背景，從不同方面提出了兩種算法：CRARP(Cluster—based RoutingAlgorithm in Relic

2、 Protection)算法和LRARP(Location—based Routing Algorithm in RelicProtection)算法，并對這兩種算法進行了仿真和實現(xiàn)。 本文首先簡要介紹了無線傳感器網絡的相關知識背景，包括傳感器網絡的體系結構、TlinyOS操作系統(tǒng)特性、nesC語言的語法以及MICAz節(jié)點的硬件特性，為后面算法的具體實現(xiàn)打下了基礎。 然后對現(xiàn)有的路由協(xié)議進行了分析與總結，提出了適合于土遺

3、址保護的傳感器網絡路由協(xié)議需求，并按照該需求設計了基于分層技術的CRARP路由算法和基于位置信息的LRARP路由算法。CRARP算法在非均勻分簇的思想的基礎上，讓距匯聚點較近的節(jié)點直接與匯聚點通信，進一步減小了靠近匯聚點的簇規(guī)模，從而減輕了簇首負載，避免了不必要的能量消耗。LRARP路由算法的基本思想是節(jié)點將比自己距離匯聚點更近的鄰居節(jié)點作為候選下一跳節(jié)點，每次以概率從候選下一跳節(jié)點中選擇某一節(jié)點為下一跳節(jié)點，其中剩余能量越大，距離匯聚

4、點越近的候選下一跳節(jié)點被選為下一跳的概率越大。 此后，本文對LEACH算法、CRARP算法、LRARP算法進行了仿真實驗，仿真實驗表明CRPARP算法適合于監(jiān)測范圍較大，部署的網絡規(guī)模較大的土遺址保護應用，而LRARP是輕量級算法，在監(jiān)測范圍較小，網絡規(guī)模較小的土遺址保護應用能取得優(yōu)異性能。 最后本文利用Crossbow公司開發(fā)的MICAz節(jié)點在TinyOS2.0操作系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)了這兩種算法并在土遺址保護實驗室部署了