能量有效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network簡(jiǎn)稱為WSN)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，它由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式自組織形成網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、采集和信息處理。近年來(lái)，隨著傳感器技術(shù)、微電機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信等技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了快速發(fā)展，應(yīng)用前景十分廣闊，可廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、空間探測(cè)、輻射檢測(cè)、洪災(zāi)預(yù)警、農(nóng)田管理等眾多領(lǐng)域。
　　 數(shù)據(jù)收集是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最

2、基本的應(yīng)用，是各種復(fù)雜應(yīng)用的基礎(chǔ)。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能源、計(jì)算能力和帶寬都非常有限，傳統(tǒng)的無(wú)線路由協(xié)議不適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此，高效使用節(jié)點(diǎn)能量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)。在目前的研究中，分簇算法被認(rèn)為是進(jìn)行高效的能量管理，提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，并延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期的最有效的途徑之一。
　　 本文首先介紹了課題背景，闡述了本課題的研究目的以及意義。接著，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

3、、特點(diǎn)、應(yīng)用前景以及關(guān)鍵技術(shù)做了簡(jiǎn)要介紹，闡述無(wú)線傳感器路由協(xié)議的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)路由協(xié)議進(jìn)行了分類，并分析比較了現(xiàn)有的幾種典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，重點(diǎn)選擇了PEGASIS協(xié)議作為研究對(duì)象。
　　 在重點(diǎn)研究PEGASIS的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的PEGASIS協(xié)議--G-PEGASIS協(xié)議，并對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的闡述。在G-PEGASIS協(xié)議中，將整個(gè)傳感器區(qū)域劃分為等寬的區(qū)域。算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：在每個(gè)區(qū)域中找出與Sink最近的節(jié)

4、點(diǎn)，采用貪婪算法構(gòu)造整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主鏈，然后在每個(gè)區(qū)域內(nèi)建立鏈樹(shù)，形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠邢蜴湗?shù)。最后由主鏈上的節(jié)點(diǎn)輪流擔(dān)任根節(jié)點(diǎn)與Sink通信，數(shù)據(jù)從外至內(nèi)經(jīng)過(guò)多跳中繼和數(shù)據(jù)融合后傳送到Sink。
　　 最后，采用NS2網(wǎng)絡(luò)模擬工具對(duì)G-PEGASIS協(xié)議進(jìn)行了模擬，得出了在不同場(chǎng)景和參數(shù)下的網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間、節(jié)點(diǎn)平均時(shí)延等結(jié)果。通過(guò)和PEGASIS協(xié)議比較，G-PEGASIS算法在網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間方面的性能比PEGASIS有12％左右的提高，驗(yàn)

5、證了G-PEGASIS算法在改進(jìn)PEGASIS的性能上的有效性?？偟膩?lái)說(shuō)，G-PEGASIS協(xié)議的研究在提高網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間和能量平衡方面具有一定參考價(jià)值。
　　 本文得到了國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(60970064)，國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2011CB302601)，國(guó)家軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目(SKLSDE-2011KF-01)，新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃(NCET-08-0806)，霍英東青年教師基礎(chǔ)研究基金(12106