基于集中控制的協(xié)作MIMO無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（wireless sensor network，WSN）是未來人與自然交互方式的一次革命。WSN通過大量密集布設的傳感器節(jié)點來動態(tài)地監(jiān)控環(huán)境，不需人值守，并可智能地自組織成網(wǎng)絡將感測到的信息傳送回給監(jiān)測中心，因此WSN在軍事、民用等多種領域有廣闊的應用空間。 目前，WSN已成為學術界的研究熱點之一。然而，由于傳感器節(jié)點的體積、成本受到嚴格的限制，以及WSN應用環(huán)境的苛刻要求，如何在滿足一定的網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠性要求的前

2、提下，最小化網(wǎng)絡的整體能耗以及使得網(wǎng)絡能耗分布均勻從而最大化網(wǎng)絡的生存時間，已成為研究設計WSN中最具挑戰(zhàn)性的關鍵技術之一。 路由協(xié)議的設計將直接影響網(wǎng)絡的能耗。其中，基于簇結構的路由協(xié)議是降低網(wǎng)絡能耗的有效技術之一。此外，由于多輸入多輸出（multiple—input—multiple—output，MIMO）技術能夠有效地對抗無線衰落，因此如何在WSN中使用協(xié)作MIMO技術來降低發(fā)送功率是近年來學術界的研究重點。 基

3、于上述兩點，目前已有眾多文獻致力于研究結合網(wǎng)絡層的分簇結構與物理層的協(xié)作MIMO技術的路由協(xié)議以進一步降低網(wǎng)絡能耗。但這些路由協(xié)議還存在著如簇首分布不均勻、節(jié)點需頻繁進行全網(wǎng)絡廣播、簇首路由表不收斂以及網(wǎng)絡能耗分布不均等問題。針對網(wǎng)中節(jié)點不需進行頻繁移動以及基站的高可靠性要求可以被滿足的網(wǎng)絡應用場景，集中控制與固定簇結構是解決上述問題的有效方法，為此，本文對如何于路由協(xié)議中運用此兩種方法進行了研究，設計提出了改進的基于集中控制與固定簇結

4、構的協(xié)作MIMO無線傳感器網(wǎng)絡多跳路由協(xié)議。 本文主要包括以下四個創(chuàng)新點： 第一，提出一個改進的能耗理論優(yōu)化模型以求出最優(yōu)的網(wǎng)絡系統(tǒng)參數(shù)； 第二，提出一個新的路由調整算法以平均簇間的能耗； 第三，提出一個改進的簇首和協(xié)作節(jié)點選擇策略以平均簇內節(jié)點的能耗； 第四，提出一個改進的節(jié)點能耗估計策略，以使得基站能及時更新和掌握全網(wǎng)節(jié)點的狀態(tài)信息。 本文通過進行蒙特卡羅仿真（Monte Carlo