無線傳感器網絡路由算法與能耗模型研究及仿真.pdf

1、無線傳感器網絡是以傳感器技術、通信技術、計算機技術為基礎的現代信息技術，在軍事、農業(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、空間探索等領域有著廣闊的應用前景和巨大的應用價值，被認為是未來改變世界的十大技術之一。同時，無線傳感器網絡也是能量嚴重受限的網絡。由于傳感器節(jié)點的能量有限，無線傳感器網絡的路由、數據融合、定位和時間同步等研究都要考慮到節(jié)點的剩余能量。節(jié)點的剩余能量可以通過能耗模型計算得出，能耗模型是無線傳感器網絡的研究重

2、點之一。在能量有限的無線傳感器網絡中，對無線傳感器節(jié)點能量消耗的監(jiān)測非常重要，無線傳感器節(jié)點的能耗模型是能耗監(jiān)測的理論基礎。
　　以農業(yè)灌溉系統為例，對農業(yè)應用領域，提出了面向農業(yè)的無線傳感器網絡節(jié)點設計、部署設計、路由設計和控制端設計。并針對路由節(jié)點異常問題，提出了一種面向農業(yè)的無線傳感器網絡路由恢復算法。在能耗模型研究方面，針對無線傳感器網絡節(jié)點硬件的模塊劃分，尤其針對處理器、模數轉換器和存儲器等模塊，改進了現有的無線傳感器節(jié)

3、點能耗模型。根據能耗模型設計了TinyOS2.x的能耗計算組件，能耗計算組件基于參數化方案設計，能夠支持多種類型傳感器節(jié)點的能量監(jiān)測。
　　現有的TinyOS2.x仿真工具TOSSIM只能在字符界面中進行無線傳感器網絡仿真，必須根據字符界面的消息獲知節(jié)點的運行情況。并且TOSSIM還不具備對節(jié)點能量監(jiān)測的功能。為了改進現有TOSSIM的不足，根據改進的能耗模型，提出了一種無線傳感器節(jié)點的剩余能量計算算法。根據剩余能量計算算法，設計

4、了可計算節(jié)點剩余能量的TinyOS2.x剩余能量計算組件和傳感器節(jié)點應用程序，并通過Qt軟件開發(fā)技術設計了圖形化仿真軟件。圖形化仿真軟件通過讀取傳感器節(jié)點應用程序消息獲得節(jié)點的信息，并在無線傳感器網絡仿真過程中顯示各個傳感器節(jié)點的通信和剩余能量情況。
　　對面向農業(yè)的無線傳感器網絡路由恢復算法和動態(tài)源路由算法分別進行仿真。仿真結果表明，在路由恢復過程中，面向農業(yè)的無線傳感器網絡路由恢復算法通信數據包數量比動態(tài)源路由算法更少，可以降