基于地理位置信息的集群結構無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)集成了傳感器、嵌入式計算、現(xiàn)代網(wǎng)絡和無線通信等技術,被認為是對21世紀產生巨大影響力的技術之一。無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點的能量非常有限,因此如何有效利用無線傳感器網(wǎng)絡有限的能量資源、設計能量高效的路由協(xié)議來平衡能量負載及延長網(wǎng)絡的生存時間十分必要。
　　 對于應用于農田土壤監(jiān)測系統(tǒng)之類的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡,集群結構類的路由協(xié)議更能節(jié)省無線傳感器網(wǎng)絡的能量損耗。在集群結構協(xié)議中,簇的生成及把特定工作分配到簇首

2、,極大地提高了整個系統(tǒng)的可擴展性和延長了網(wǎng)絡壽命。
　　 本文對當前常用的集群結構路由算法進行歸納,整理這些算法的優(yōu)缺點；對路由算法的應用主體--農田土壤監(jiān)測系統(tǒng)的各個組成部分進行詳細設計；并針對該監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點的數(shù)據(jù)需有地理位置相關性及節(jié)點數(shù)量眾多的特點,提出將基于地理位置信息的路由算法及集群結構的路由算法進行結合,利用地理位置信息進行成簇及簇首選擇的思想。本文還設計了兩種基于節(jié)點地理位置信息的集群結構路由算法--GBHP及GB

3、HP-B。GBHP算法首先利用節(jié)點的地理位置信息一次性分布式成簇,然后根據(jù)分布式區(qū)域內節(jié)點的剩余能量及地理位置進行簇首選擇,由簇首負責收集本簇內的傳感信息并進行數(shù)據(jù)融合,此外還設立了次簇首負責簇間的數(shù)據(jù)轉發(fā),把數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點(Sink)。GBHP-B算法針對多跳路由中出現(xiàn)的“熱區(qū)”問題提出與GBHP算法不同的分簇方式,使簇間能量損耗更均衡。理論分析及NS2仿真結果表明這兩種算法能有效地節(jié)約節(jié)點能量、延長網(wǎng)絡壽命,并減小了通信時延,具