無(wú)線傳感網(wǎng)多級(jí)匯聚路由協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議在整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)體系中起著關(guān)鍵的作用,路由協(xié)議的好壞直接決定了網(wǎng)絡(luò)的性能、生存期、健壯性等指標(biāo)。本文主要針對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)中的路由協(xié)議,分析比對(duì)了現(xiàn)有的幾種典型的路由協(xié)議,并提出了一種基于地理位置信息的多級(jí)匯聚路由方法。論文完成了以下工作:
　　 (1)描述無(wú)線傳感網(wǎng)的硬件和軟件體系結(jié)構(gòu),分析與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比獨(dú)具的特點(diǎn),并介紹了現(xiàn)今無(wú)線傳感網(wǎng)路由協(xié)議的研究背景與意義。
　　 (2)從傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)層面研

2、究了無(wú)線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),包括節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù):電源設(shè)計(jì)、低功耗芯片技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等；網(wǎng)絡(luò)層的低能耗介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)協(xié)議、能量高效路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與覆蓋、拓?fù)淇刂萍夹g(shù)、節(jié)點(diǎn)定位技術(shù),重點(diǎn)介紹了網(wǎng)絡(luò)覆蓋中的區(qū)域覆蓋、點(diǎn)覆蓋、柵欄覆蓋和定位技術(shù)中常用的三種方法。分析了路由協(xié)議技術(shù)中面臨的挑戰(zhàn)。
　　 (3)詳細(xì)研究對(duì)比了平面型路由協(xié)議和層次型路由協(xié)議中幾種具有代表性的協(xié)議,研究它們的工作原理,分析它們的特點(diǎn)和缺陷。重點(diǎn)

3、研究了無(wú)線傳感網(wǎng)中的多級(jí)匯聚方法HEPAS,HEPAS協(xié)議通過(guò)對(duì)LEACH擴(kuò)展,把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)層級(jí),證明了隨著級(jí)數(shù)的增加,網(wǎng)絡(luò)的總耗能呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。分析了HEPAS的缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了一種基于地理位置信息的多級(jí)匯聚方法MRBL。協(xié)議通過(guò)將目標(biāo)區(qū)域劃分成等面積圓環(huán)區(qū)域進(jìn)行分級(jí),不同的層級(jí)生成匯聚節(jié)點(diǎn)AN的概率不同,通過(guò)對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)在不同層級(jí)數(shù)量的控制來(lái)均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能耗,避免了簇問(wèn)路由的路由回路的問(wèn)題。詳細(xì)設(shè)計(jì)了簇間路由的

4、形成方法,協(xié)議的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程,并對(duì)其進(jìn)行初步的能耗分析。
　　 (4)在Matlab環(huán)境下對(duì)協(xié)議不同的分級(jí)進(jìn)行仿真和分析。證明了改進(jìn)協(xié)議在一定分級(jí)下的可行性。當(dāng)分級(jí)數(shù)在2—4間,通過(guò)與LEACH協(xié)議的對(duì)比,MRBL在提高存活節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期有明顯的改善,使網(wǎng)絡(luò)的能量得到了充分而有效的利用；當(dāng)分級(jí)數(shù)為4時(shí),各項(xiàng)指標(biāo)相比3級(jí)時(shí)又略有下降,并得到結(jié)論,MRBL在目標(biāo)區(qū)域不變的情況下,存在一個(gè)最優(yōu)的分級(jí)。并對(duì)3級(jí)網(wǎng)絡(luò)中各級(jí)的能