用于土遺址保護(hù)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的路由協(xié)議是WSN領(lǐng)域中當(dāng)前熱門(mén)研究方向之一。雖然目前國(guó)內(nèi)外提出了不少無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法，但是大部分的研究工作都是基于仿真平臺(tái)對(duì)協(xié)議進(jìn)行評(píng)估，將算法實(shí)現(xiàn)并部署網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中的研究工作尚不多見(jiàn)。因此，如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)實(shí)用性強(qiáng)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是具有現(xiàn)實(shí)意義的工作。本文以土遺址保護(hù)為應(yīng)用背景，從不同方面提出了兩種算法：CRARP(Cluster—based RoutingAlgorithm in Relic

2、 Protection)算法和LRARP(Location—based Routing Algorithm in RelicProtection)算法，并對(duì)這兩種算法進(jìn)行了仿真和實(shí)現(xiàn)。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)背景，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、TlinyOS操作系統(tǒng)特性、nesC語(yǔ)言的語(yǔ)法以及MICAz節(jié)點(diǎn)的硬件特性，為后面算法的具體實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。 然后對(duì)現(xiàn)有的路由協(xié)議進(jìn)行了分析與總結(jié)，提出了適合于土遺

3、址保護(hù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議需求，并按照該需求設(shè)計(jì)了基于分層技術(shù)的CRARP路由算法和基于位置信息的LRARP路由算法。CRARP算法在非均勻分簇的思想的基礎(chǔ)上，讓距匯聚點(diǎn)較近的節(jié)點(diǎn)直接與匯聚點(diǎn)通信，進(jìn)一步減小了靠近匯聚點(diǎn)的簇規(guī)模，從而減輕了簇首負(fù)載，避免了不必要的能量消耗。LRARP路由算法的基本思想是節(jié)點(diǎn)將比自己距離匯聚點(diǎn)更近的鄰居節(jié)點(diǎn)作為候選下一跳節(jié)點(diǎn)，每次以概率從候選下一跳節(jié)點(diǎn)中選擇某一節(jié)點(diǎn)為下一跳節(jié)點(diǎn)，其中剩余能量越大，距離匯聚

4、點(diǎn)越近的候選下一跳節(jié)點(diǎn)被選為下一跳的概率越大。 此后，本文對(duì)LEACH算法、CRARP算法、LRARP算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)表明CRPARP算法適合于監(jiān)測(cè)范圍較大，部署的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的土遺址保護(hù)應(yīng)用，而LRARP是輕量級(jí)算法，在監(jiān)測(cè)范圍較小，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小的土遺址保護(hù)應(yīng)用能取得優(yōu)異性能。 最后本文利用Crossbow公司開(kāi)發(fā)的MICAz節(jié)點(diǎn)在TinyOS2.0操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了這兩種算法并在土遺址保護(hù)實(shí)驗(yàn)室部署了