基于預(yù)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合拓?fù)渎酚蓞f(xié)議.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)的基本功能是把每個(gè)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂平K端，使得數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的路由選擇、網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和負(fù)載均衡性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性等，成為了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要研究?jī)?nèi)容。因此，在能量有限的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，研究?jī)?yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸提供穩(wěn)定路徑的路由協(xié)議，是具有挑戰(zhàn)性的研究課題。
　　 目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議中，基于平面拓?fù)涞穆?/p>

2、由協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)點(diǎn)具有相同的功能和等級(jí)，但節(jié)點(diǎn)間路由表的維持，大大增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)?；趯哟瓮?fù)涞穆酚蓞f(xié)議的分簇結(jié)構(gòu)很好分配了節(jié)點(diǎn)的任務(wù)，簇內(nèi)的通信避免了遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸所造成的過(guò)大能量消耗，數(shù)據(jù)在簇首的融合降低了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，體現(xiàn)出良好的節(jié)能效果。但簇首節(jié)點(diǎn)的能量過(guò)快消耗，不利于網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度和健壯性，網(wǎng)絡(luò)的工作壽命受到了限制。本文針對(duì)以上的問(wèn)題，提出了基于混合拓?fù)涞穆酚蓞f(xié)議，采用分簇結(jié)構(gòu)使其在節(jié)能效果上有很好的效果，同時(shí)在簇

3、首的選舉和簇間的通信進(jìn)行改造，使其在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡上有更好的效果。
　　 本文研究基于預(yù)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合拓?fù)渎酚蓞f(xié)議(PHRP協(xié)議)，首先分析比較了平面路由協(xié)議和層次路由協(xié)議。然后深入分析鏈路質(zhì)量在節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀x取PRR為衡量鏈路質(zhì)量的量度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行平滑化處理和時(shí)效性研究，并量化為A-ETC，為上層路由協(xié)議提供策略判斷的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合節(jié)點(diǎn)與簇首之間的相對(duì)距離、鏈路質(zhì)量和無(wú)線通信傳輸模型，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出節(jié)點(diǎn)在本輪后的剩

4、余能量，得出簇首的預(yù)測(cè)機(jī)制。根據(jù)節(jié)點(diǎn)與簇首之間的相對(duì)距離、鏈路質(zhì)量和簇首的剩余能量提出了預(yù)測(cè)能量距離，為節(jié)點(diǎn)加入簇結(jié)構(gòu)提供最優(yōu)的選擇標(biāo)準(zhǔn)。簇間通信提出能量距離最小路徑，充分考慮了每個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)這數(shù)據(jù)傳輸中的能耗，體現(xiàn)良好的負(fù)載均衡。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PHRP協(xié)議在簇結(jié)構(gòu)建立階段采用基于節(jié)點(diǎn)預(yù)測(cè)剩余能量的判斷依據(jù)，平衡了每個(gè)簇結(jié)構(gòu)規(guī)模的同時(shí)，減輕了簇首在簇內(nèi)通信的負(fù)擔(dān)。在簇間與基站的通信階段采用多跳的能量距離最小路徑，相對(duì)于單跳