傳感器網(wǎng)絡中基于低功耗路由算法研究.pdf

1、集傳感、數(shù)據(jù)處理、定位及無線通信功能于一體的傳感器在環(huán)境與軍事監(jiān)控、地震與氣候預測、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣泛應用前景。而外界環(huán)境的不確定性經(jīng)常導致需要布置成百上千這樣的傳感器協(xié)同工作。因此，對由大規(guī)模傳感器(傳感節(jié)點)構成的傳感器網(wǎng)絡(Sensor Network)的研究正引起研究人員的廣泛關注。由于傳感器節(jié)點一般通過電池驅動，節(jié)點數(shù)量眾多，且通常部署在敵意或惡劣環(huán)境中，從而使得替換節(jié)點電池或者對電池進行充電都是不

2、可行的。因此，如何在單個節(jié)點能量受限、生存時間較短的情況下延長整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的生存時間，是無線傳感器網(wǎng)絡設計中的一個重要挑戰(zhàn)。 本文首先基于正態(tài)分布的思想，提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡路由結構，在此基礎上進行“分簇”與“分環(huán)”，提出一種“分環(huán)”算法。每一環(huán)之間節(jié)點數(shù)目不同，靠近Sink的節(jié)點多，遠離Sink的節(jié)點數(shù)量少，并且按一定的比例排列，從而使得整個網(wǎng)絡路由能耗最少。再基于網(wǎng)格剖分的思想，提出了一種基于正方形網(wǎng)格剖分的無線傳感器方

3、向性路由算法。算法中，Sink節(jié)點首先將其目標區(qū)域剖分為正方形網(wǎng)格，并將得到的剖分信息廣播給網(wǎng)絡中的所有傳感器節(jié)點，然后構造目標區(qū)域的近似最小連通覆蓋集，并計算每個網(wǎng)格到Sink節(jié)點最近的網(wǎng)格的最短相對長度，通過這個最短相對長度構建多條路徑并采用休眠機制進行方向性路由。由于在敵意或惡劣環(huán)境下及節(jié)點能量的有限性，常用輔助節(jié)點替換工作節(jié)點，因此研究數(shù)據(jù)交換算法對延長無線傳感器網(wǎng)絡具有重大意義。本文基于節(jié)點整體交換算法，提出了數(shù)據(jù)域交換算法。