無線傳感網(wǎng)多級匯聚路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議在整個無線傳感網(wǎng)體系中起著關(guān)鍵的作用,路由協(xié)議的好壞直接決定了網(wǎng)絡的性能、生存期、健壯性等指標。本文主要針對無線傳感網(wǎng)中的路由協(xié)議,分析比對了現(xiàn)有的幾種典型的路由協(xié)議,并提出了一種基于地理位置信息的多級匯聚路由方法。論文完成了以下工作:
　　 (1)描述無線傳感網(wǎng)的硬件和軟件體系結(jié)構(gòu),分析與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相比獨具的特點,并介紹了現(xiàn)今無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議的研究背景與意義。
　　 (2)從傳感器節(jié)點和網(wǎng)絡層面研

2、究了無線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),包括節(jié)點的硬件設(shè)計技術(shù):電源設(shè)計、低功耗芯片技術(shù)、無線通信技術(shù)等；網(wǎng)絡層的低能耗介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議、能量高效路由協(xié)議、網(wǎng)絡規(guī)劃與覆蓋、拓撲控制技術(shù)、節(jié)點定位技術(shù),重點介紹了網(wǎng)絡覆蓋中的區(qū)域覆蓋、點覆蓋、柵欄覆蓋和定位技術(shù)中常用的三種方法。分析了路由協(xié)議技術(shù)中面臨的挑戰(zhàn)。
　　 (3)詳細研究對比了平面型路由協(xié)議和層次型路由協(xié)議中幾種具有代表性的協(xié)議,研究它們的工作原理,分析它們的特點和缺陷。重點

3、研究了無線傳感網(wǎng)中的多級匯聚方法HEPAS,HEPAS協(xié)議通過對LEACH擴展,把整個網(wǎng)絡劃分為多個層級,證明了隨著級數(shù)的增加,網(wǎng)絡的總耗能呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。分析了HEPAS的缺點,在此基礎(chǔ)上改進了一種基于地理位置信息的多級匯聚方法MRBL。協(xié)議通過將目標區(qū)域劃分成等面積圓環(huán)區(qū)域進行分級,不同的層級生成匯聚節(jié)點AN的概率不同,通過對匯聚節(jié)點在不同層級數(shù)量的控制來均衡網(wǎng)絡中節(jié)點的能耗,避免了簇問路由的路由回路的問題。詳細設(shè)計了簇間路由的

4、形成方法,協(xié)議的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程,并對其進行初步的能耗分析。
　　 (4)在Matlab環(huán)境下對協(xié)議不同的分級進行仿真和分析。證明了改進協(xié)議在一定分級下的可行性。當分級數(shù)在2—4間,通過與LEACH協(xié)議的對比,MRBL在提高存活節(jié)點的數(shù)量和延長網(wǎng)絡生存期有明顯的改善,使網(wǎng)絡的能量得到了充分而有效的利用；當分級數(shù)為4時,各項指標相比3級時又略有下降,并得到結(jié)論,MRBL在目標區(qū)域不變的情況下,存在一個最優(yōu)的分級。并對3級網(wǎng)絡中各級的能