基于WSN的分層路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，簡稱WSN)因其廣闊的應用前景和獨特的技術挑戰(zhàn)吸引了眾多學者的研究興趣，并逐漸成為了近幾年來計算機網絡領域中最為熱門的研究內容之一。 典型的無線傳感器網絡由大量廉價的傳感器節(jié)點所構成，相互之間通過無線方式進行數據通信。這些傳感器節(jié)點可以通過其攜帶的各種類型的傳感器采集現(xiàn)場的各種數據，并以接力的方式通過其它傳感器節(jié)點將采集到的數據逐跳地發(fā)送到匯聚節(jié)點(Sink)。因

2、此，要求無線傳感器網絡必須具備自組織能力，能夠解決傳感器節(jié)點間的路由問題。 通常，傳感器節(jié)點僅僅依靠電池供電，而且一經部署后，電池通常無法更換。除了電能資源非常稀少且珍貴外，還有包括處理能力、無線通信帶寬、存儲空間在內的資源都十分有限。資源的局限性給無線傳感器網絡的技術帶來了巨大挑戰(zhàn)，許多成熟的網絡技術無法在無線傳感器網絡中推廣使用，許多原本簡單的問題因資源的局限性變得更為復雜，如何延長無線傳感器網絡的使用壽命成為了重中之重的目

3、標。 路由協(xié)議是任何類型的計算機網絡所必備的關鍵技術之一，其性能影響和決定了整個無線傳感器網絡的性能和壽命。無線傳感器網絡的特殊需求和技術特點給路由協(xié)議提出了高能效、可擴展、健壯性好、支持數據融合等設計目標。 本文首先對無線傳感器網絡的技術特點進行了分析研究，并對各種具有代表性的無線傳感器網絡路由協(xié)議進行了分類、分析和對比，特別對基于層次結構的無線傳感器網絡路由協(xié)議進行了深入地分析和研究。在此基礎上提出了針對節(jié)點眾多的層

4、次網絡結構的簇內路由算法。取得的主要成果如下： (1)針對無線傳感器節(jié)點能量有限的特點，在已有的分層網絡模式下，通過對最小跳數路由算法的優(yōu)化，將其應用于分層網絡中的簇內路由，使傳感器節(jié)點僅需記憶自己唯一的轉發(fā)節(jié)點就可將數據轉發(fā)至簇頭節(jié)點，同時引入能量水平這一參數，對低能量節(jié)點進行了有效的保護。實驗結果表明，此方法能夠有效地達到節(jié)省節(jié)點能量和延長網絡壽命的目標。 (2)被動式工作環(huán)境下，無線傳感器網絡有其獨特的特點。在已有

5、的基于簇的數據傳輸模式的基礎上提出了簇中建簇的新的傳輸方法。簇內節(jié)點被喚醒后并不是直接向簇頭發(fā)送數據，而是先分別向簇頭發(fā)出數據發(fā)送請求，簇頭在收到所有請求后，統(tǒng)一處理，將所有被喚醒節(jié)點再次組建為簇內簇(大簇中包含小簇)，并隨機的選取簇首領節(jié)點。利用本文中提出的BFCC算法快速形成最小代價場，由小簇簇首領收集數據后在轉發(fā)給大簇簇頭。從而消除了數據沖突現(xiàn)象，并節(jié)省了大部分節(jié)點的傳輸能耗，延長了網絡壽命。 無線傳感器網絡路由協(xié)議的研究