無線傳感器網(wǎng)絡多播路由技術研究.pdf

1、電子器件制造工藝和無線通信技術的發(fā)展，使大量具有片上微處理能力的微型傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡逐漸成為工業(yè)界和學術界研究的熱點問題。無線傳感器網(wǎng)絡不需要任何網(wǎng)絡基礎架構即能自組織成網(wǎng)，網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點既能采集數(shù)據(jù)，也能進行報文分組的路由轉發(fā)，節(jié)點間通信通過多跳轉發(fā)的方式進行。 隨著研究的進展，相對于單發(fā)送節(jié)點-單接收節(jié)點的通信模式，傳感器網(wǎng)絡內(nèi)多接收節(jié)點的應用場景不斷涌現(xiàn)，點到多點通信模式的多播技術逐漸成為傳感器網(wǎng)絡研究的

2、一個新熱點。 論文主要圍繞適用于傳感器網(wǎng)絡的多播路由協(xié)議進行了深入研究，在國內(nèi)外相關研究成果的基礎上，通過對比研究適用于AdHoc網(wǎng)絡的多播路由協(xié)議，論文主要做了以下幾方面的工作。 論文提出了一種輕量級、完全分布式的適用于無線傳感器網(wǎng)絡的多播路由協(xié)議LDMRP，該協(xié)議基于源節(jié)點到接收節(jié)點的最短路徑，由源節(jié)點按需生成多播尋徑的控制報文，中間節(jié)點進行全網(wǎng)泛洪轉發(fā)，接收節(jié)點根據(jù)控制報文攜帶的路徑信息選擇加入多播組的路徑并應答該

3、控制報文。該協(xié)議通過使用多播路徑上的共享鏈路抑制數(shù)據(jù)報文的重復傳輸，從而有效節(jié)約了網(wǎng)絡帶寬，提高了數(shù)據(jù)報文到達率。經(jīng)過大量的模擬實驗證明，LDMRP協(xié)議具有較低的控制開銷和較高的可靠性，是一種通用的多播路由協(xié)議。 在LDMRP協(xié)議的基礎上，論文提出了一種分布式的類Steiner樹多播路由協(xié)議。該協(xié)議由源節(jié)點對接收節(jié)點進行分簇，并根據(jù)接收節(jié)點簇的分布將傳感器網(wǎng)絡劃分為若干個有效扇區(qū)，中間節(jié)點根據(jù)自身位置是否位于有效扇區(qū)決定是否采用

4、延時泛洪的機制。通過控制報文在路徑上的延時累積效應，為接收節(jié)點選擇加入多播組的路徑提供了更多的網(wǎng)絡拓撲信息，進而提高多播組路徑中共享鏈路的比例，進一步降低數(shù)據(jù)報文重復轉發(fā)的概率。經(jīng)實驗證明，選擇合適的延時參數(shù)和分簇策略，能在給定的時間約束范圍內(nèi)，為傳感器網(wǎng)絡建立類Steiner樹的多播組。 考慮到有較多的傳感器網(wǎng)絡應用是針對移動目標監(jiān)測的，論文最后在分析LDMRP協(xié)議和DstMRP協(xié)議的基礎上，為延長多播組的有效工作時間，減少因

5、多播組頻繁建立帶來的控制開銷，提出了基于轉發(fā)樹模式的多播路由協(xié)議OMRP；同時，基于DCTC協(xié)議框架，OMRP協(xié)議還推導了轉發(fā)樹最優(yōu)更新策略以實現(xiàn)能量使用的高效性。 根據(jù)無線通信的特性，論文分別在LDMRP協(xié)議和DstMRP協(xié)議中提出兩種適用于傳感器網(wǎng)絡的鏈路檢測機制和路徑局部恢復算法。實驗表明，采用該策略以后，LDMRP協(xié)議和DstMRP協(xié)議均能有效地減少用于多播組路徑維護的控制開銷，同時也有效地提高了多播路徑的可靠性以及數(shù)據(jù)