基于環(huán)境監(jiān)測覆蓋率的路由協(xié)議的研究與改進.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡技術作為一種新興的網(wǎng)絡技術，已廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療監(jiān)護、城市交通管理、軍事偵察等多個領域。本文主要針對于無線傳感器網(wǎng)絡技術應用于環(huán)境監(jiān)測領域的路由協(xié)議設計。 在該應用領域中，基于傳感器節(jié)點分布不均勻、節(jié)點電池無法替換的客觀條件和無線傳感器網(wǎng)絡應用的目的，如何延長無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡生存期和保持無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測面積覆蓋率是最重要的兩個問題。 本文在現(xiàn)有LEACH 路由協(xié)議的基礎上，以延長無線傳感器網(wǎng)絡

2、的網(wǎng)絡生存期和保持無線傳感器網(wǎng)絡的面積覆蓋率為目標設計出一種新的路由協(xié)議——CBCRP(Coverage Based Clustering RoutingProtocol)。論文的主要工作包括以下幾個方面： (1)對無線傳感器網(wǎng)絡中的路由協(xié)議的設計難點以及需要考慮的因素進行介紹，選取一些具有代表性的無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議，對其進行分析、歸納和總結。對其中經典的分簇協(xié)議同時也是本文需要改進的協(xié)議——LEACH協(xié)議進行了詳細的量化分

3、析。 (2)在LEACH 路由協(xié)議的基礎上，以延長網(wǎng)絡生存期和保持網(wǎng)絡監(jiān)控面積覆蓋率為目標設計出一種新的路由協(xié)議CBCRP。LEACH協(xié)議的實現(xiàn)分為三階段：簇首選擇階段、簇結構建立階段、數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸階段。CBCRP協(xié)議對LEACH協(xié)議的簇首選擇階段和簇結構建立階段做出改進。在簇首選擇階段中，CBCRP就LEACH協(xié)議的簇首選擇算法進行改進，將傳感器節(jié)點自身的冗余度(以概率模型分析節(jié)點被周圍鄰居節(jié)點完全覆蓋的概率)和節(jié)點自身的剩余能

4、量作為簇首選擇的標準，進而更好的保持網(wǎng)絡監(jiān)控面積的覆蓋率。在簇結構建立階段，CBCRP協(xié)議對LEACH協(xié)議非簇首節(jié)點選擇簇首節(jié)點加入算法進行改進，引入簇首節(jié)點的剩余能量和非簇首節(jié)點到簇首節(jié)點的距離作為選擇哪個簇首節(jié)點加入的參考依據(jù)，進而使得簇的結構更加合理、降低網(wǎng)絡能耗，最終達到延長網(wǎng)絡生存期。 本文最后進行網(wǎng)絡仿真，對CBCRP和LEACH協(xié)議進行比較。實驗結果表明在網(wǎng)絡生存期方面，CBCRP協(xié)議比LEACH協(xié)議延長了15％。