無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的組播路由協(xié)議研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是物聯(lián)網(wǎng)研究和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，屬當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究前沿，具有重要的理論研究和應(yīng)用價(jià)值。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，多接收節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，比如代碼更新，任務(wù)分配，目標(biāo)查詢以及實(shí)時(shí)的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，點(diǎn)到多點(diǎn)的組播路由技術(shù)逐漸成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。相對(duì)于單播和廣播的通信模式，組播傳輸可以減少報(bào)文的重復(fù)發(fā)送，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬。同時(shí)，無線傳感器

2、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量資源、計(jì)算能力和帶寬都非常有限，如何高效使用能量來最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧各層設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。
　　 本文在充分調(diào)研已有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組播路由協(xié)議的研究成果的基礎(chǔ)上，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的內(nèi)在需求，提出了能耗均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組播路由算法EBMR(Energy-Balanced Multieast Routing)。通過理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)證明，EBMR算法在均衡網(wǎng)絡(luò)能量、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間

3、方面取得了顯著的效果。為了降低EBMR算法的路由開銷，在第四章提出了對(duì)EBMR的兩種改進(jìn)方案，分別是k-EBMR和p-EBMR，理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)證明，與EBMR相比，k-EBMR和p-EBMR有效地降低了路由開銷。論文最后還完成了EBMR協(xié)議在TinyOS系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并且開發(fā)了基于EBMR路由協(xié)議傳輸?shù)膶?shí)時(shí)語音傳輸應(yīng)用。
　　 本文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　 1)提出能耗均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組播路由算

4、法EBMR(Energy-Balanced MulticastRouting)，在組播樹的建立過程中考慮節(jié)點(diǎn)的剩余能量，選擇剩余能量較高的節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。對(duì)于剩余能量相近的節(jié)點(diǎn)，選擇到源點(diǎn)路徑最短的節(jié)點(diǎn)。從網(wǎng)絡(luò)整體能耗優(yōu)化的角度提高節(jié)點(diǎn)能量使用的合理性，均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。并對(duì)算法的正確性和有效性進(jìn)行了理論分析。
　　 2)通過仿真實(shí)驗(yàn)，采用SPT算法作為對(duì)照算法，測(cè)試了EBMR算法在每個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的組

5、播數(shù)據(jù)包數(shù)量、節(jié)點(diǎn)能量消耗結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間方面的性能。
　　 3)為了減少EBMR算法建立動(dòng)態(tài)組播路徑帶來的路由開銷，提出了兩種改進(jìn)方案：基于k跳受限泛洪思想的改進(jìn)算法k-EBMR，還有采用捎帶路由信息的改進(jìn)算法p-EBMR。并對(duì)這兩個(gè)改進(jìn)方案進(jìn)行了理論論證分析和仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
　　 4)設(shè)計(jì)仿真場(chǎng)景，對(duì)SPT，EBMR，k-EBMR和p-EBMR四種算法從網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，節(jié)點(diǎn)剩余能量標(biāo)準(zhǔn)差，組播路由報(bào)文傳輸量，以及報(bào)文