移動無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是由大量的傳感器節(jié)點以自組織的方式形成的多跳網(wǎng)絡，路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡中最基本、最重要的部分之一?，F(xiàn)有的路由協(xié)議主要針對靜態(tài)網(wǎng)絡，無法應用到具有移動節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡中。而已有的針對移動無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議均需要定位系統(tǒng)的支持。本文提出的兩個路由協(xié)議無需定位系統(tǒng)的支持，能夠保證節(jié)點之間的可靠有效的通信。 本文根據(jù)具體的無線傳感器網(wǎng)絡應用場景抽象出兩類具有移動節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡模型：1)具有骨干網(wǎng)的移動傳

2、感器網(wǎng)絡(Backboned WSN，B-WSN)；2)無骨干網(wǎng)的移動傳感器網(wǎng)絡(Mobile Ad-Hoc WSN，M-WSN)，并基于這兩類模型分別提出了兩種較為實用的路由協(xié)議：動態(tài)葉樹路由協(xié)議(Dynamic-Leaves Routing，DLR)以及基于蟻群算法和軌跡范圍的路由協(xié)議(Ant-colony Routing for M-WSN，ARM)。針對現(xiàn)有模擬器在效率、設計等方面的缺陷，本文還設計和實現(xiàn)了一種新型的無線傳感器網(wǎng)

3、絡模擬器LENS，用于路由協(xié)議的仿真試驗。 在B-WSN網(wǎng)絡中，基站節(jié)點和路由節(jié)點組成了網(wǎng)絡的骨干網(wǎng)，并保持固定的位置。而傳感器節(jié)點具有移動性，它與基站節(jié)點之間的路徑隨著時間的推移而不斷發(fā)生改變，這就可能造成基站節(jié)點和移動節(jié)點之間消息的大量丟失。為了解決這個問題，本文提出了動態(tài)葉樹路由協(xié)議DLR，該協(xié)議利用過去路徑的信息，通過路徑比較來提高通信的可靠性。仿真試驗表明，DLR路由協(xié)議能夠保證在基站節(jié)點和移動節(jié)點之間超過90％的通信

4、可靠性，相對最短路徑協(xié)議提高了10％～15％。 在M-WSN網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡沒有骨干節(jié)點的支持，節(jié)點與節(jié)點之間的消息傳遞無法通過確定的路徑信息來完成，需要經(jīng)歷一個較長的搜索階段。為了縮短路徑的搜索過程，本文提出了基于蟻群算法和軌跡范圍的路由協(xié)議ARM。仿真試驗表明，ARM路山協(xié)議在搜索效率上相比傳統(tǒng)的蟻群路由協(xié)議有了很大的提升，搜索的路徑長度趨向于實際的最短路徑。 本文設計并實現(xiàn)了一種新型的無線傳感器網(wǎng)絡模擬器LENS，它在

5、擴展性和移植性方面相比現(xiàn)有的模擬器有較明顯的優(yōu)勢。同時，LENS在運行時間和內(nèi)存消耗上分別僅為J-Sim的16.7％和4.5％。 本文的主要創(chuàng)新點如下： 提出路徑相似度算法，將過去的路徑信息運用到下一次路徑的選擇策略中，降低了由于路徑的改變而導致的消息丟失率，因此提高了通信可靠性；引入移動節(jié)點的軌跡范圍，將原來的搜索路徑分為非確定性部分和確定性部分，借助節(jié)點的移動縮短非確定性路徑的長度，縮短了搜索的時間；在我們所設計的模