無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法與能耗模型研究及仿真.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息技術(shù)，在軍事、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)、智能交通、建筑物監(jiān)測、空間探索等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值，被認(rèn)為是未來改變世界的十大技術(shù)之一。同時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也是能量嚴(yán)重受限的網(wǎng)絡(luò)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由、數(shù)據(jù)融合、定位和時(shí)間同步等研究都要考慮到節(jié)點(diǎn)的剩余能量。節(jié)點(diǎn)的剩余能量可以通過能耗模型計(jì)算得出，能耗模型是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究重

2、點(diǎn)之一。在能量有限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對無線傳感器節(jié)點(diǎn)能量消耗的監(jiān)測非常重要，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗模型是能耗監(jiān)測的理論基礎(chǔ)。
　　以農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)為例，對農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，提出了面向農(nóng)業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、部署設(shè)計(jì)、路由設(shè)計(jì)和控制端設(shè)計(jì)。并針對路由節(jié)點(diǎn)異常問題，提出了一種面向農(nóng)業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由恢復(fù)算法。在能耗模型研究方面，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件的模塊劃分，尤其針對處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和存儲器等模塊，改進(jìn)了現(xiàn)有的無線傳感器節(jié)

3、點(diǎn)能耗模型。根據(jù)能耗模型設(shè)計(jì)了TinyOS2.x的能耗計(jì)算組件，能耗計(jì)算組件基于參數(shù)化方案設(shè)計(jì)，能夠支持多種類型傳感器節(jié)點(diǎn)的能量監(jiān)測。
　　現(xiàn)有的TinyOS2.x仿真工具TOSSIM只能在字符界面中進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真，必須根據(jù)字符界面的消息獲知節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況。并且TOSSIM還不具備對節(jié)點(diǎn)能量監(jiān)測的功能。為了改進(jìn)現(xiàn)有TOSSIM的不足，根據(jù)改進(jìn)的能耗模型，提出了一種無線傳感器節(jié)點(diǎn)的剩余能量計(jì)算算法。根據(jù)剩余能量計(jì)算算法，設(shè)計(jì)

4、了可計(jì)算節(jié)點(diǎn)剩余能量的TinyOS2.x剩余能量計(jì)算組件和傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序，并通過Qt軟件開發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)了圖形化仿真軟件。圖形化仿真軟件通過讀取傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序消息獲得節(jié)點(diǎn)的信息，并在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真過程中顯示各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的通信和剩余能量情況。
　　對面向農(nóng)業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由恢復(fù)算法和動(dòng)態(tài)源路由算法分別進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，在路由恢復(fù)過程中，面向農(nóng)業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由恢復(fù)算法通信數(shù)據(jù)包數(shù)量比動(dòng)態(tài)源路由算法更少，可以降