WSN中基于分簇的路由協(xié)議研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSNs)逐漸引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 傳感器節(jié)點(diǎn)一般由電池供電，由于電池能量的限制，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要目標(biāo)就是最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期。由無線傳感器網(wǎng)

2、絡(luò)能耗分析可知，影響能耗的主要因素有：感知數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和無線通信，其中無線通信是能量消耗的主要環(huán)節(jié)。因此，采用能量有效的路由協(xié)議是減少網(wǎng)絡(luò)能量消耗的有效途徑。 本文首先簡要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和常見的路由協(xié)議，詳細(xì)介紹了LEACH協(xié)議并分析了其存在的問題。為了進(jìn)一步改善分簇路由協(xié)議的性能，我們提出了新的簇鏈路由協(xié)議(Clnster-Chain Routing Protocol，CCRP)和基于簇的多徑路由協(xié)議(Cluster-

3、based Multi-path RouLting Protocol，CMRP)。在此基礎(chǔ)上，將提出的自適應(yīng)功率調(diào)整策略應(yīng)用于CCRP協(xié)議中，形成了簇鏈信道自適應(yīng)協(xié)議(Cluster-thain Channel Adaptive Routing Protocol，CCARP)。隨后，對(duì)所提出的協(xié)議性能進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。結(jié)果表明，所提出的路由協(xié)議可以有效延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期。最后，對(duì)所提出的協(xié)議和實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了分析，并對(duì)全文做了總結(jié)

4、。 論文的創(chuàng)新點(diǎn)和主要研究工作如下： 1.提出了CCRP協(xié)議和CMRP協(xié)議。它們采用新穎的簇構(gòu)造方法和簇頭選擇算法，可以保證簇頭在網(wǎng)絡(luò)中分布比較均勻。CCRP協(xié)議中簇頭之間利用貪婪算法形成一條鏈，簇頭沿著這條鏈將數(shù)據(jù)傳送到基站：而CMRP協(xié)議中簇頭之間形成多條鏈，簇頭沿著其所在的鏈將數(shù)據(jù)傳送到基站。 2.提出了自適應(yīng)功率調(diào)整策略。當(dāng)前提出的大多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的無線通信模型都采用一階無線模型，節(jié)點(diǎn)僅根據(jù)

5、距離調(diào)整發(fā)射功率的大小，而忽略了實(shí)際通信中噪聲的時(shí)變特性。本文提出了一種自適應(yīng)功率調(diào)整策略，節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)發(fā)射端與接收端的距離和接收端的噪聲大小動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率以保證所需的包接收率(Packet Reception Rate，PRR)。自適應(yīng)功率調(diào)整策略應(yīng)用于CCRP協(xié)議中，形成了CCARP協(xié)議。 3.對(duì)協(xié)議進(jìn)行性能分析。通過Visual C++6.0仿真了各種協(xié)議的性能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)大小、節(jié)點(diǎn)密度、基站位置、簇的大小、節(jié)點(diǎn)初始能量等參