移動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織的方式形成的多跳網(wǎng)絡(luò)，路由協(xié)議是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最基本、最重要的部分之一?，F(xiàn)有的路由協(xié)議主要針對(duì)靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法應(yīng)用到具有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。而已有的針對(duì)移動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議均需要定位系統(tǒng)的支持。本文提出的兩個(gè)路由協(xié)議無(wú)需定位系統(tǒng)的支持，能夠保證節(jié)點(diǎn)之間的可靠有效的通信。 本文根據(jù)具體的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景抽象出兩類具有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型：1)具有骨干網(wǎng)的移動(dòng)傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)(Backboned WSN，B-WSN)；2)無(wú)骨干網(wǎng)的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad-Hoc WSN，M-WSN)，并基于這兩類模型分別提出了兩種較為實(shí)用的路由協(xié)議：動(dòng)態(tài)葉樹路由協(xié)議(Dynamic-Leaves Routing，DLR)以及基于蟻群算法和軌跡范圍的路由協(xié)議(Ant-colony Routing for M-WSN，ARM)。針對(duì)現(xiàn)有模擬器在效率、設(shè)計(jì)等方面的缺陷，本文還設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種新型的無(wú)線傳感器網(wǎng)

3、絡(luò)模擬器LENS，用于路由協(xié)議的仿真試驗(yàn)。 在B-WSN網(wǎng)絡(luò)中，基站節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)組成了網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)，并保持固定的位置。而傳感器節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性，它與基站節(jié)點(diǎn)之間的路徑隨著時(shí)間的推移而不斷發(fā)生改變，這就可能造成基站節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間消息的大量丟失。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出了動(dòng)態(tài)葉樹路由協(xié)議DLR，該協(xié)議利用過(guò)去路徑的信息，通過(guò)路徑比較來(lái)提高通信的可靠性。仿真試驗(yàn)表明，DLR路由協(xié)議能夠保證在基站節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間超過(guò)90％的通信

4、可靠性，相對(duì)最短路徑協(xié)議提高了10％～15％。 在M-WSN網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有骨干節(jié)點(diǎn)的支持，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的消息傳遞無(wú)法通過(guò)確定的路徑信息來(lái)完成，需要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)的搜索階段。為了縮短路徑的搜索過(guò)程，本文提出了基于蟻群算法和軌跡范圍的路由協(xié)議ARM。仿真試驗(yàn)表明，ARM路山協(xié)議在搜索效率上相比傳統(tǒng)的蟻群路由協(xié)議有了很大的提升，搜索的路徑長(zhǎng)度趨向于實(shí)際的最短路徑。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)模擬器LENS，它在

5、擴(kuò)展性和移植性方面相比現(xiàn)有的模擬器有較明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，LENS在運(yùn)行時(shí)間和內(nèi)存消耗上分別僅為J-Sim的16.7％和4.5％。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： 提出路徑相似度算法，將過(guò)去的路徑信息運(yùn)用到下一次路徑的選擇策略中，降低了由于路徑的改變而導(dǎo)致的消息丟失率，因此提高了通信可靠性；引入移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的軌跡范圍，將原來(lái)的搜索路徑分為非確定性部分和確定性部分，借助節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)縮短非確定性路徑的長(zhǎng)度，縮短了搜索的時(shí)間；在我們所設(shè)計(jì)的模