傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于低功耗路由算法研究.pdf

1、集傳感、數(shù)據(jù)處理、定位及無(wú)線通信功能于一體的傳感器在環(huán)境與軍事監(jiān)控、地震與氣候預(yù)測(cè)、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣泛應(yīng)用前景。而外界環(huán)境的不確定性經(jīng)常導(dǎo)致需要布置成百上千這樣的傳感器協(xié)同工作。因此，對(duì)由大規(guī)模傳感器(傳感節(jié)點(diǎn))構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)(Sensor Network)的研究正引起研究人員的廣泛關(guān)注。由于傳感器節(jié)點(diǎn)一般通過(guò)電池驅(qū)動(dòng)，節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，且通常部署在敵意或惡劣環(huán)境中，從而使得替換節(jié)點(diǎn)電池或者對(duì)電池進(jìn)行充電都是不

2、可行的。因此，如何在單個(gè)節(jié)點(diǎn)能量受限、生存時(shí)間較短的情況下延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存時(shí)間，是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。 本文首先基于正態(tài)分布的思想，提出了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行“分簇”與“分環(huán)”，提出一種“分環(huán)”算法。每一環(huán)之間節(jié)點(diǎn)數(shù)目不同，靠近Sink的節(jié)點(diǎn)多，遠(yuǎn)離Sink的節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，并且按一定的比例排列，從而使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路由能耗最少。再基于網(wǎng)格剖分的思想，提出了一種基于正方形網(wǎng)格剖分的無(wú)線傳感器方

3、向性路由算法。算法中，Sink節(jié)點(diǎn)首先將其目標(biāo)區(qū)域剖分為正方形網(wǎng)格，并將得到的剖分信息廣播給網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)，然后構(gòu)造目標(biāo)區(qū)域的近似最小連通覆蓋集，并計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格到Sink節(jié)點(diǎn)最近的網(wǎng)格的最短相對(duì)長(zhǎng)度，通過(guò)這個(gè)最短相對(duì)長(zhǎng)度構(gòu)建多條路徑并采用休眠機(jī)制進(jìn)行方向性路由。由于在敵意或惡劣環(huán)境下及節(jié)點(diǎn)能量的有限性，常用輔助節(jié)點(diǎn)替換工作節(jié)點(diǎn)，因此研究數(shù)據(jù)交換算法對(duì)延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有重大意義。本文基于節(jié)點(diǎn)整體交換算法，提出了數(shù)據(jù)域交換算法。