面向拓?fù)湫畔⒏兄臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為新興技術(shù)之一,近年來得到了迅速發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由布置在監(jiān)測(cè)區(qū)域中大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)境信息,在當(dāng)今軍事、醫(yī)療、養(yǎng)殖、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景,并且受到國內(nèi)外學(xué)者的高度重視。
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限,因此能量高效性是路由設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫锹酚稍O(shè)計(jì)的主要依據(jù),然而網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)性給路由協(xié)議的設(shè)計(jì)帶來

2、了一定困難。拓?fù)溥吘?包括外部邊緣和內(nèi)部邊緣洞)是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞耐怀鎏卣?因此本文研究熱點(diǎn)是通過節(jié)點(diǎn)自組織算法得到明確的邊緣拓?fù)湫畔?設(shè)計(jì)出高效的路由策略。
　　國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了一些邊緣檢測(cè)算法,但是這些算法僅僅針對(duì)邊緣信息的獲取,沒有將拓?fù)溥吘壭畔⒓右詤^(qū)分,得到的拓?fù)溥吘壭畔⒉粔蛎鞔_,因此不能夠很好的應(yīng)用在路由協(xié)議的性能改善方面。并且網(wǎng)絡(luò)主要依靠GPS設(shè)備得到節(jié)點(diǎn)的位置信息,在大規(guī)模部署的網(wǎng)絡(luò)中帶來巨大的成本和能量開銷,不適用于

3、低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此本文從邊緣信息的獲取,邊緣信息的區(qū)分以及節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的確定等著手,分別提出模糊邊緣檢測(cè)算法、基于梯度域的拓?fù)渥R(shí)別算法,從而得到明確的邊緣拓?fù)湫畔?最終結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?提出能量高效的路由策略。
　　文章首先通過分析拓?fù)溥吘壭畔⒔o路由帶來的影響,提出模糊邊緣檢測(cè)算法,該算法利用一跳鄰居節(jié)點(diǎn)信息,通過分布式計(jì)算得到拓?fù)溥吘壭畔?相對(duì)于其它邊緣檢測(cè)算法復(fù)雜度更低并且能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整邊緣寬度。為了能夠得到更加明確的地理

4、信息,提出基于梯度域的拓?fù)渥R(shí)別算法,通過選擇兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分為梯度域,根據(jù)梯度環(huán)被拓?fù)溥吘壏指畹奶攸c(diǎn)來區(qū)分拓?fù)溥吘壭畔?不僅能夠識(shí)別內(nèi)外邊緣而且能夠區(qū)分不同的邊緣洞,從而得到更加明確的拓?fù)湫畔ⅰ?br>　　根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥吘壗Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),本文提出基于拓?fù)溥吘壍膶哟螛渎酚?首先依據(jù)拓?fù)湫畔⒕W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃,分為多個(gè)梯度環(huán),并且計(jì)算出各梯度環(huán)的最優(yōu)樹節(jié)點(diǎn),然后進(jìn)入路由建立階段。路由的建立分為層次路由樹的建立階段和數(shù)據(jù)傳輸階段。在層次路由樹

5、建立階段首先確定各梯度環(huán)的樹節(jié)點(diǎn),建立上層路由樹,并且每個(gè)樹節(jié)點(diǎn)自立為下層路由樹的根節(jié)點(diǎn);網(wǎng)絡(luò)中非樹節(jié)點(diǎn)選擇加入最近的根節(jié)點(diǎn)并建立下層路由樹,至此完成層次路由樹的建立。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由建立之后進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段,節(jié)點(diǎn)根據(jù)分配的時(shí)隙穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)到根節(jié)點(diǎn),最終匯聚到Sink節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)階段為一個(gè)輪,每一輪要重新選擇樹節(jié)點(diǎn)。
　　利用VC6.0以及Matlab對(duì)路由算法進(jìn)行仿真,首先對(duì)比LEACH和PEGASIS分析路由延遲,其次對(duì)梯度環(huán)