無線傳感器網(wǎng)絡QoS路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是一種全新的信息獲取和處理技術。網(wǎng)絡由大量低功耗且具有數(shù)據(jù)采集和無線通信功能的傳感器節(jié)點組成，節(jié)點間通過無線互聯(lián)形成多跳自組織的網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)控、軍事目的等諸多領域有著廣泛應用前景。同時它是一種資源十分受限的網(wǎng)絡，這是指兩個方面，一是傳感器節(jié)點本身的電池能量、節(jié)點計算能力、存儲容量等方面的限制；二是無線網(wǎng)絡本身通信帶寬延時、數(shù)據(jù)包大小等方面的限制。這些獨有的限制為無線傳感器網(wǎng)絡的研究提出了新的技術問題。 本文

2、首先介紹無線傳感器網(wǎng)絡的基本知識，包括傳感器節(jié)點的組成、傳感器網(wǎng)絡的體系結構和通信協(xié)議棧，然后總結了傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議，對經(jīng)典的DD(Directed diffusion)協(xié)議的工作原理做了詳細的介紹分析，接著分析了支持QoS所面臨的問題和已有的幾個QoS路由協(xié)議。由于現(xiàn)有的QoS協(xié)議并不成熟，本文基于DD協(xié)議重新設計支持QoS的路由算法-QSBCG路由協(xié)議。不失一般性，我們把QoS業(yè)務區(qū)分為兩類。一類是數(shù)據(jù)業(yè)務，要求傳輸可靠，分組丟

3、失率盡可能低；另一類是實時業(yè)務，對傳輸?shù)难舆t和抖動非常敏感。DD算法選擇源節(jié)點到匯聚節(jié)點的最短路徑，易耗盡該路徑節(jié)點能量，形成網(wǎng)絡孤島，而且路徑可能頻繁改變，導致數(shù)據(jù)包不能順序到達，不適用實時業(yè)務。QSBCG路由協(xié)議把延遲參數(shù)考慮進代價梯度函數(shù)，并且以一定概率選擇主路徑，保證主路徑短且穩(wěn)定；除這條主路徑外，QSBCG路由協(xié)議還加入一條次優(yōu)纏繞路徑來保證可靠性。對于數(shù)據(jù)業(yè)務，為節(jié)省網(wǎng)絡能耗，QSBCG路由協(xié)議選擇路徑能量瓶頸大且路徑能耗小