2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、一種基于位置和分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時路由協(xié)議一種基于位置和分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時路由協(xié)議摘要:摘要:針對信息物理融合系統(tǒng)等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中對服務(wù)質(zhì)量的要求,尤其是在實時、能耗等方面,提出了一種基于地理位置信息和分簇技術(shù)相結(jié)合的實時路由協(xié)議。該協(xié)議利用節(jié)點位置信息確定簇的大小并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的均勻劃分,采用基于錨節(jié)點、質(zhì)心和剩余能量相結(jié)合的混合簇頭選舉方法實現(xiàn)能量均衡,同時,在簇間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)中采用動態(tài)路由機(jī)制,調(diào)整包的端到端的傳輸速率,

2、以滿足實時性要求。仿真結(jié)果表明該協(xié)議不僅能夠有效地平衡網(wǎng)絡(luò)能耗,延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期,而且具有較好的實時性。關(guān)鍵詞:位置;分簇;無線傳感器網(wǎng)絡(luò);實時路由中圖分類號:TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:ARealtimeRoutingProtocolBasedonLocationClusterfWirelessSenswksAbstract:TomeettheQoSrequirementsintheapplicationsofWireless

3、senswksespeciallyinrealtimeenergyarealtimeroutingprotocolisproposedinwhichlocalizationclusteringisintegrated.Theclusterisdeterminedbyusinglocationinfmationofnodes.Clusterheadiselectedbyutilizingahybridmethodbasedontheanc

4、hnodesbarycenterresidualenergysoastobalancetheenergyconsumptionoverallthewk.InadditionadynamicroutingmechanismisappliedtodynamicallyadjustthetransmissionrateofdatapacketsindertomeettherealtimeQoS.Simulationresultsshowtha

5、ttheproposedprotocolcannotonlyeffectivelybalancetheenergyconsumptiontoextendthewklifetimebutalsolowerthedelaytomeetsomerealtimerequirements.Keywds:Locationclusteringwirelesssenswksrealtimerouting1引言引言隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)

6、的飛速發(fā)展和日益成熟,人們研制出了各種具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器。由許多微型傳感器構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSenswks,WSNs)引起了人們的極大關(guān)注。WSNs可以使人們在任何時間、地點和任何環(huán)境條件下獲取大量詳實可靠的物理世界的信息,并可以被廣泛應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐抗災(zāi)等領(lǐng)域[1]。WSNs是一種由大量的無線傳感器節(jié)點組成的資源受限的自組織網(wǎng)絡(luò),特別是能

7、量有限,很多應(yīng)用無法提供有線電源,不能更換電池,也不能充電,只能安裝電池,要求部署后能正常工作幾個月甚至上年的時間,因此必須采取有效措施,控制WSNs的能量消耗,以保證整個網(wǎng)絡(luò)的連通性。WSNs又是一種以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò),收集到的數(shù)據(jù)必須在限定的時間傳給目的地,否則數(shù)據(jù)就會失去作用,甚至發(fā)生嚴(yán)重后果,因此實時通信在許多WSNs應(yīng)用中非常必要,比如在消防應(yīng)用中,如效,本文提出了一種基于位置和分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時路由協(xié)議RRPBLC(R

8、ealtimeRoutingProtocolBasedonLocationCluster),將地理位置、定位機(jī)制和分簇技術(shù)相結(jié)合,不僅可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的能量均衡,延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期,而且具有較好的實時性,提高網(wǎng)絡(luò)的性能。3基于位置和分簇的實時路由基于位置和分簇的實時路由本文提出的RRPBLC路由協(xié)議結(jié)合了地理位置和分簇技術(shù),整個協(xié)議可分為監(jiān)測區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(簇)劃分、簇頭選取和簇間路由三個部分。3.1監(jiān)測區(qū)域網(wǎng)絡(luò)劃分監(jiān)測區(qū)域網(wǎng)絡(luò)劃分本文采用類似于

9、典型的基于地理位置路由協(xié)議GAF[5]的思想,將監(jiān)測區(qū)域劃分為虛擬的單元格,每個單元格內(nèi)的節(jié)點組成一個簇。根據(jù)節(jié)點的地理位置和通信半徑等信息將監(jiān)測區(qū)域劃分為互不相交的多個正方形虛擬單元格,一個單元格內(nèi)的節(jié)點組成一個簇,相鄰單元格(簇)中的節(jié)點可以相互直接通信。劃分的單元格的邊長為a,節(jié)點的通信半徑為r,如圖1所示。圖1網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測區(qū)域的單元格劃分示意圖其中,每個節(jié)點的地理位置信息都是已經(jīng)得知,具體方法是網(wǎng)絡(luò)中一部分節(jié)點設(shè)置為錨節(jié)點,可通過G

10、PS模塊獲得自身的精確位置,周圍的節(jié)點可以通過比較成熟的定位算法(如APIT算法[20])計算得出自身的地理位置信息。另外,根據(jù)上面單元格的劃分,要想使相鄰單元格(簇)中的節(jié)點可以相互直接通信(最壞情況為節(jié)點距離是兩個單元格對角線長度,圖1中虛線所示),則必須滿足式子(1)。arraa5)2(222????(1)也就是說,式(1)中的a保證了兩個相鄰單元格之間的所有節(jié)點間的距離小于他們的無線通信距離,從而保證了簇頭節(jié)點替代同一單元格內(nèi)所

11、有其他節(jié)點進(jìn)行通信時的網(wǎng)絡(luò)連通性。3.2簇頭選取簇頭選取將網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分為單元格后,由于每個單元格內(nèi)節(jié)點數(shù)不一樣,因此在簇頭的選取時本文考慮了節(jié)點個數(shù),擴(kuò)展了混合簇頭選舉算法[21],根據(jù)簇內(nèi)節(jié)點個數(shù)和類型的不同,分為如下幾種情況:(1)在基于地理位置路由協(xié)議中,有一定數(shù)量的錨節(jié)點分布于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)區(qū)域,因而當(dāng)簇內(nèi)存在錨節(jié)點時,利用錨節(jié)點本身能量較多、節(jié)點存儲容量大、計算能力強(qiáng)等方面的優(yōu)勢,直接將錨節(jié)點設(shè)置為簇頭,如果一個簇內(nèi)存在多個錨節(jié)點,

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