特定環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組播路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無線自組網(wǎng)絡(luò)，由大量體積小、廉價(jià)的、計(jì)算和存儲能力及通信能力都有限的節(jié)點(diǎn)組成的多跳、臨時(shí)性自治系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)能廣泛應(yīng)用于災(zāi)難求助、臨時(shí)會(huì)議、戰(zhàn)場偵查等場合。這些應(yīng)用有一個(gè)共同的特征，就是采用一到多或多到多的數(shù)據(jù)傳輸形式。如果利用單播或者廣播來實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用，就會(huì)增大網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸量并且阻塞網(wǎng)絡(luò)。而采用組播通信，不僅能減輕發(fā)送端系統(tǒng)的處理負(fù)荷，也降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用。因此，對于通信帶寬、能量等極其受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來

2、說，采用組播通信機(jī)制來實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由問題是十分必要的。目前所提出的多種組播路由協(xié)議都有這樣或那樣的缺點(diǎn)，其原因是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身所固有的特點(diǎn)和應(yīng)用的不同環(huán)境，使得設(shè)計(jì)一個(gè)能應(yīng)用于所有環(huán)境的通用協(xié)議是非常困難的。 組播路由協(xié)議中樹型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)快，但不適合拓?fù)渥兓l繁的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)有較好的強(qiáng)健性，但開銷和負(fù)載大；而混合型結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，這無疑為組播路由協(xié)議的研究帶來沉重的思考。針對不同環(huán)境監(jiān)控，本論文中分別提出了適用于森林

3、和礦井環(huán)境的組播路由算法。對于森林區(qū)域監(jiān)控，在這種環(huán)境中假定節(jié)點(diǎn)的位置已知，提出一種基于區(qū)域的分簇型組播路由算法，算法的基本原則是首先把整個(gè)森林區(qū)域分為虛擬的單元格，在每個(gè)單元格中選擇最有能力承擔(dān)核心(簇首)的節(jié)點(diǎn)，利用簇首之間的通信來搭建組播樹。該算法能大大減少樹的大小，特別是適用于規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)，還能使簇首均勻的分布在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，能有效的延長網(wǎng)絡(luò)生命周期，并能使網(wǎng)絡(luò)能量消耗最小化。而對于礦井區(qū)域監(jiān)控，在這種環(huán)境中假定節(jié)點(diǎn)一部分已經(jīng)固