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)，屬當前國內(nèi)外的研究前沿，具有重要的理論研究和應(yīng)用價值。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，多接收節(jié)點的應(yīng)用場景不斷涌現(xiàn)，比如代碼更新，任務(wù)分配，目標查詢以及實時的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，點到多點的組播路由技術(shù)逐漸成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個研究熱點。相對于單播和廣播的通信模式，組播傳輸可以減少報文的重復(fù)發(fā)送，減輕網(wǎng)絡(luò)負載，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬。同時，無線傳感器

2、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量資源、計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)計的重要目標。
　　 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驗證明，EBMR算法在均衡網(wǎng)絡(luò)能量、延長網(wǎng)絡(luò)生存時間

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EBMR的兩種改進方案，分別是k-EBMR和p-EBMR，理論分析和仿真實驗證明，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)計與實現(xiàn)，并且開發(fā)了基于EBMR路由協(xié)議傳輸?shù)膶崟r語音傳輸應(yīng)用。
　　 本文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 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)點的剩余能量，選擇剩余能量較高的節(jié)點作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。對于剩余能量相近的節(jié)點，選擇到源點路徑最短的節(jié)點。從網(wǎng)絡(luò)整體能耗優(yōu)化的角度提高節(jié)點能量使用的合理性，均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間。并對算法的正確性和有效性進行了理論分析。
　　 2)通過仿真實驗，采用SPT算法作為對照算法，測試了EBMR算法在每個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的組

5、播數(shù)據(jù)包數(shù)量、節(jié)點能量消耗結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)生存時間方面的性能。
　　 3)為了減少EBMR算法建立動態(tài)組播路徑帶來的路由開銷，提出了兩種改進方案：基于k跳受限泛洪思想的改進算法k-EBMR，還有采用捎帶路由信息的改進算法p-EBMR。并對這兩個改進方案進行了理論論證分析和仿真實驗測試。
　　 4)設(shè)計仿真場景，對SPT，EBMR，k-EBMR和p-EBMR四種算法從網(wǎng)絡(luò)生存時間，節(jié)點剩余能量標準差，組播路由報文傳輸量，以及報文