無線傳感器網(wǎng)絡中高能效路由協(xié)議的研究.pdf

1、分類號UDC密級單位代碼10151無線傳感器網(wǎng)絡中高能效路由協(xié)議的研究陳曦指導教師曲雯毓職稱教授學位授予單位大連海事大學申請學位級別工學碩士學科與專業(yè)計算機應用技術論文完成日期2008年5月論文答辯日期2008年6月答辯委員會主席中文摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡是一種新型的無基礎設施無線網(wǎng)絡，它集成了傳感器、嵌入式計算、分布式信息處理和無線通信技術，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理。無線傳感器網(wǎng)絡是通信和

2、計算機科學的一個新的研究領域，具有十分廣闊的應用前景，對網(wǎng)絡通信的研究提出了許多新的挑戰(zhàn)。本文研究的主要內(nèi)容是無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的設計。傳統(tǒng)的Ad一hoc等無線網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡協(xié)議設計的首要目標是提供高服務質(zhì)量和公平高效的利用網(wǎng)絡帶寬，而無線傳感器網(wǎng)絡中由于傳感器節(jié)點的電源能量、通信能力和計算能力都十分有限，因此路由協(xié)議設計的首要目標是提高節(jié)點的能源有效性和網(wǎng)絡的生命周期，同時，傳感器網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量大、分布廣，每個節(jié)點只能獲取局部拓撲信息

3、，因此，路由協(xié)議必須能在局部網(wǎng)絡拓撲信息的基礎上選擇出從源節(jié)點到達目的節(jié)點的路徑。針對無線傳感器網(wǎng)絡的特點，本文以提高傳感器節(jié)點的能源有效性和網(wǎng)絡可擴展性為目的，提出了一種基于地理位置信息的異構分層結構無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議一GBHHR(Geogr即hieal一basedHeterogeneousHierarehyRouting)。本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的基本結構，傳感器網(wǎng)絡的特點以及典型的傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議，然后對GBHHR協(xié)議

4、的設計進行了詳細介紹。GBHHR協(xié)議將網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域劃分成虛擬網(wǎng)格，選擇虛擬網(wǎng)格中的異構節(jié)點作為簇頭，傳感節(jié)點作為簇內(nèi)節(jié)點成簇。傳感節(jié)點采集的數(shù)據(jù)首先傳送到其所在簇的簇頭，再通過簇頭之間的通信進行簇間中繼，到達匯聚節(jié)點(即Sink節(jié)點)。分層的結構有利于網(wǎng)絡的擴展同時，感知節(jié)點發(fā)送到簇頭的數(shù)據(jù)會進行融合，以減少傳輸數(shù)據(jù)的量，提高節(jié)點的能源利用率。而采用異構節(jié)點則避免了傳統(tǒng)分層結構中簇頭選舉的復雜算法，并且數(shù)據(jù)通過新設計的HFR算法進行路由