無線傳感器網絡干擾拓撲及其路由協(xié)議研究.pdf

1、傳統(tǒng)無線傳感器網絡發(fā)展為中高速傳感器網絡(MiddleandHighRateWirelessSensorNetworks，MHR-WSN)，需要對多媒體、視頻、音頻、文件傳輸?shù)榷嘣瘮?shù)據進處理，數(shù)據量巨大，要求的數(shù)據傳輸率高，復雜的網絡鏈路使無線信號在傳輸過程中易受到節(jié)點的干擾影響。對于節(jié)點能源嚴重受限的中高速傳感器網絡來說，QoS保證、能量有效性及可靠性傳輸成為了衡量網絡性能的重要指標。該網絡可以與傳感技術、分布信息處理、互聯(lián)網組網，

2、物聯(lián)網等技術融合，在軍事國防、工農業(yè)、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、危險區(qū)域遠程控制等許多領域都有著廣闊的研究價值和應用前景。因此，研究低干擾，高能效的中高速無線傳感器網絡具有十分重要的意義。
　　 無線傳感器節(jié)點之間是通過自組織無線網絡進行信息傳輸?shù)模诰W絡傳輸過程中易受到同構或異構的干擾，加上傳感器網絡的部署要求和空間的能源和帶寬的限制，使得網絡中的傳輸性能受到嚴重影響。為了滿足中高速傳感器網絡傳輸性能的要求，研究減少節(jié)點之間復雜的無

3、線信號的干擾拓撲及其路由傳輸協(xié)議就變得尤其重要。對中高速無線傳感器網絡中的干擾問題研究，目的是要提高無線傳感器網絡的通信效率，減小網絡通信時延，使得接收節(jié)點能夠正確接收所需要的數(shù)據，減小數(shù)據發(fā)送端重傳，降低網絡的能耗，保證QoS。
　　 本文針對中高速無線傳感器網絡中節(jié)點間的干擾，研究其干擾拓撲優(yōu)化控制技術和能量優(yōu)化的路由協(xié)議，主要工作有:
　　 (1)分析了無線傳感器網絡干擾研究現(xiàn)狀，干擾的構成及其特點，以及分析了干擾

4、的模型，并著重分析了干擾優(yōu)化控制拓撲及干擾下的路由協(xié)議。
　　 (2)在研究已有的無線傳感器網絡的干擾優(yōu)化拓撲控制算法的基礎上，并考慮了干擾的拓撲控制機制，考慮許多無線傳感器網絡的設計中忽略干擾對拓撲控制的影響，提出一種干擾感知的混合拓撲優(yōu)化控制算法，該算法首先根據隨機分布的傳感器節(jié)點的通信量和傳輸距離及干擾的關系，把高負載的相鄰節(jié)點連接較遠的低負荷節(jié)點上，然后從最大發(fā)射功率的單位圓圖中計算GG拓撲控制圖，再從YG圖中計算刪除G

5、G圖中單向邊得到最終的拓撲圖。仿真表明，提出的算法比其它算法能效更高，干擾更低，保證QoS。
　　 (3)基于無線鏈路的物理傳輸特性——有一定的干擾也能保證成功發(fā)送接收數(shù)據，提出一種干擾自適應能量高效路由算法，該算法通過提高干擾節(jié)點能量或切換到干擾區(qū)以外信道，找出最小能量鏈路，來保證整個網絡路徑能量總和達到最小或近似最小。為了防止干擾節(jié)點能量不斷提高而過快消亡，引入了一個能量置信度α。實驗模擬仿真表明，該算法能夠平衡全網絡能耗，