WSNs中基于網(wǎng)絡(luò)資源利用效率的層次型路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐技術(shù)之一，改變了傳感器網(wǎng)絡(luò)中信息獲取和處理方式，在研究和應(yīng)用領(lǐng)域均得到了廣泛關(guān)注。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)特點、數(shù)據(jù)傳輸方式和通信模型建立等方面具有獨特的性能，導(dǎo)致傳統(tǒng)路由算法的應(yīng)用受到了限制。近年來，由于跨層設(shè)計思路簡單靈活，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用環(huán)境普遍適用，該設(shè)計方法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特性對網(wǎng)絡(luò)MAC層、物理層、網(wǎng)絡(luò)層提出一些共同的設(shè)計目標(biāo)，例如能量消耗、數(shù)據(jù)均衡、網(wǎng)絡(luò)資

2、源利用效率等。本文基于跨層設(shè)計思想在創(chuàng)建路由的過程中綜合考慮網(wǎng)絡(luò)MAC層共享干擾行為、鏈路層速率分配關(guān)系以及網(wǎng)絡(luò)中資源配置方法，從網(wǎng)絡(luò)的整體性能出發(fā)，提出全局最優(yōu)的路由方案。本文內(nèi)容主要分為以下幾個部分:
　　(1)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性，本文對路由算法進(jìn)行了分析研究。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)層路由作為連接傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層的橋梁，具有舉足輕重的作用。文章從網(wǎng)絡(luò)的整體性能出發(fā)，分析網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點和影響路由算法性能的因素，分別

3、將路由算法與網(wǎng)絡(luò)其他層節(jié)點模型、鏈路模型、干擾模型結(jié)合，為建立跨層聯(lián)合設(shè)計路由算法做好充分研究工作。
　　(2)對網(wǎng)絡(luò)物理層和MAC層進(jìn)行分析研究，提出一種基于共享干擾行為的概率轉(zhuǎn)發(fā)控制路由算法。本文基于跨層設(shè)計思想，分析研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)送端和接收端干擾模型，結(jié)合物理層和MAC層特性提出一種基于SINR模型的概率轉(zhuǎn)發(fā)控制路由算法。該算法根據(jù)鄰居節(jié)點不同接收概率判斷選擇下一跳節(jié)點，并通過區(qū)分節(jié)點優(yōu)先等級，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)控制

4、。最后，本文通過仿真驗證該算法具有較強的可行性和有效性，并通過與其他算法對比，驗證該算法的優(yōu)越性。
　　(3)分析研究節(jié)點速率分配、簇的劃分規(guī)則和鏈路層網(wǎng)絡(luò)頻帶資源占用情況，提出一種基于拓?fù)淇刂婆c資源優(yōu)化分配的層次型路由算法。該算法在網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)成員節(jié)點和簇首節(jié)點的速率分配機制建立節(jié)點流量平衡模型;在鏈路層，分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)頻譜共享行為，研究鄰近用戶間訪問沖突的規(guī)避抑制模型，重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)頻帶資源。在此基礎(chǔ)上，該算法通過引入帶寬比例因