移動傳感器網絡三維空間路由協(xié)議研究.pdf

1、路由協(xié)議作為無線傳感器網絡核心支撐技術，一直以來備受國內外學者的關注。多年來針對二維環(huán)境的路由協(xié)議研究已經較為成熟，然而針對三維移動型傳感器網絡環(huán)境的路由協(xié)議研究仍處于起步階段。在絕大多數(shù)諸如大氣探測、海洋勘探和動物群落跟蹤等應用中，傳感器節(jié)點往往以不同密度分布于三維環(huán)境中，且節(jié)點的位置因各種因素而頻繁更改。如何在這種動態(tài)拓撲的網絡環(huán)境下，設計能量高效和數(shù)據傳輸高可靠性的路由協(xié)議是當前學術界的研究熱點。
　　本文主要從基于拓撲結構

2、的路由協(xié)議和基于地理位置的路由協(xié)議兩個方向進行研究，提出一個結合二者優(yōu)勢的混合型路由協(xié)議。在基于拓撲結構的路由協(xié)議方面，本文首先提出一種基于LEACH的改進協(xié)議T-LEACH，該協(xié)議設計了三大機制，主要在以下三個方面進行了改進：
　?。?）結合樹路由機制，降低簇頭節(jié)點的能量消耗，提升網絡生存期。在簇頭間形成數(shù)據采集樹，降低了邊緣節(jié)點的能量消耗，使得大規(guī)模節(jié)點移動型網絡應用成為可能。
　　（2）提出簇頭節(jié)點移動反應機制，解除了

3、固定簇頭節(jié)點位置的限制，降低了網絡部署成本，有利于發(fā)揮傳感器網絡的優(yōu)勢，同時也使得LEACH算法在均衡消耗網絡能量上的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。
　　（3）結合功率控制技術，減少了單跳傳輸?shù)哪芎?，提高了?jié)點的生存時間。通過本文提出的多跳傳輸機制，T-LEACH算法可以有效地降低節(jié)點的能量消耗，從而進一步提高網絡的健壯性。
　　為進一步提高數(shù)據傳輸?shù)目煽啃裕疚慕Y合T-LEACH協(xié)議，提出了基于節(jié)點密度加權的路由協(xié)議方案，該方案通過同時運

4、行T-LEACH協(xié)議和加權的基于地理位置的路由協(xié)議，利用T-LEACH協(xié)議收集全局密度信息，對貪婪算法和恢復算法進行加權，一方面利用全局節(jié)點密度信息解決局部最優(yōu)問題，另一方面令數(shù)據在節(jié)點密度較高的主干區(qū)域傳輸，顯著提高了網絡生存期，既規(guī)避了LEACH算法周期性通信中斷的問題，也對路由空洞問題提出了解決方案。
　　最后，通過在項目組設計的無線傳感器網絡三維環(huán)境路由協(xié)議仿真平臺上，對本文提出的路由協(xié)議與現(xiàn)有的LEACH、CBR-Mob