無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)虛擬骨干網(wǎng)路由協(xié)議研究.pdf

1、集數(shù)據(jù)采集，處理及通信功能于一體的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境與軍事監(jiān)控，地震與氣候預(yù)測(cè)、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣泛的應(yīng)用前景。但外界環(huán)境的不確定性經(jīng)常導(dǎo)致需要布置成百上千的傳感器協(xié)同工作，因此對(duì)由大規(guī)模無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究正逐漸引起關(guān)注，并被認(rèn)為是本世紀(jì)的一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的研究課題。 一般無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通過(guò)飛行器撒播等方式被任意散落在被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)多跳中繼方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳到

2、Sink節(jié)點(diǎn)，最終借助長(zhǎng)距離或臨時(shí)建立的Sink鏈路將整個(gè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)通過(guò)Internet、衛(wèi)星等方式傳送到遠(yuǎn)程中心進(jìn)行集中處理。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特性：傳感器節(jié)點(diǎn)分布極其稠密，一般含有成百上千個(gè)節(jié)點(diǎn)。因此，各節(jié)點(diǎn)不可能分配全局唯一的標(biāo)識(shí)，也不可能維護(hù)全局信息；傳感器節(jié)點(diǎn)能量，存儲(chǔ)空間及計(jì)算能力等資源非常有限；和ad hoe網(wǎng)絡(luò)類似，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有骨干網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)渚哂凶越M性，且其動(dòng)態(tài)性更強(qiáng)。因此，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

3、中的路由算法不適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，必須針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性來(lái)研究新的路由算法。 在采用路由協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)首先要解決的就是如何構(gòu)造一種所謂的虛擬骨干網(wǎng)的問(wèn)題，但由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大，因此如何構(gòu)建虛擬骨干網(wǎng)，建立合理的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是非常重要的研究課題。骨干網(wǎng)路由協(xié)議分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩類，經(jīng)本文第三章的分析比較，主動(dòng)式路由協(xié)議在節(jié)點(diǎn)規(guī)模大、數(shù)據(jù)持續(xù)發(fā)送的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有較好的性能。主動(dòng)式路由又分為分層選

4、取、生成樹(shù)選取、連通支配集選取三種策略方式。主動(dòng)式分層路由協(xié)議的代表是LEACH協(xié)議，但是LEACH協(xié)議存在一些不足之處。本文在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的主動(dòng)式分層骨干網(wǎng)路由協(xié)議——PRBN。 通過(guò)對(duì)原始LEACH協(xié)議的分析和研究，在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了周期性建立多跳骨干網(wǎng)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的思想。將骨干網(wǎng)建立的過(guò)程分為兩個(gè)步驟：第一階段是骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇階段，選擇骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的策略在LEACH協(xié)議選擇簇首的策略上進(jìn)行了