基于WSN的QoS多播路由算法研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊，能夠廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、健康護(hù)理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機(jī)械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車(chē)間和倉(cāng)庫(kù)管理，以及機(jī)場(chǎng)、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)QoS嚴(yán)格要求的業(yè)務(wù)(如實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)電話(huà)等)出現(xiàn)，就需要無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)路能夠提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)保障。 傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)( Sensor node)、匯

2、聚節(jié)點(diǎn)(Sink node)和管理節(jié)點(diǎn)。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域( sensor field)內(nèi)部或附近，能夠通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過(guò)多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶(hù)通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的有限性、節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)容

3、量較低、能量受限等特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和有中心無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的QoS路由協(xié)議無(wú)法在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中直接應(yīng)用。為此需要根據(jù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的QoS路由算法和協(xié)議，而這些特點(diǎn)使得設(shè)計(jì)支持QoS保障的路由協(xié)議成了一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，并已成為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 論文主要研究方向是在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中提供具有QoS質(zhì)量保障的路由算法。取得的主要成果如下： (1)針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的剩余能量、延時(shí)、延

4、時(shí)抖動(dòng)、帶寬等QoS約束問(wèn)題，提出了基于WSN節(jié)點(diǎn)最大剩余能量的多QoS約束多播路由算法SEQMRA-W(Surplus Energy Qos Multicast Routing Algorithm based on WSN)。該算法把最大剩余能量作為第一度量，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)帶寬、延時(shí)、延時(shí)抖動(dòng)等因素。并對(duì)算法進(jìn)行了復(fù)雜性分析。仿真實(shí)驗(yàn)表明：算法在路由成功率、多播樹(shù)費(fèi)用、能量消耗方面均具有較好特性。 (2)針對(duì)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中

5、QoS路由問(wèn)題，引入有效鄰居機(jī)制和抉擇因子競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，提出了一種基于抉擇因子的QoS多播路由算法。在選擇路徑過(guò)程中，通過(guò)抉擇因子選擇符合要求的最優(yōu)路徑。仿真實(shí)驗(yàn)表明：算法是一種正確、有效的QoS多播路由算法，提升網(wǎng)絡(luò)的性能，可以適用于多種實(shí)時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合。 隨著無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)上多媒體業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，QoS保障已經(jīng)成為傳感器網(wǎng)絡(luò)通信必須支持的一項(xiàng)重要功能。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的特性使得QoS路由問(wèn)題進(jìn)一步復(fù)雜化，還存在著許多亟待解決的