無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載平衡路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量隨機(jī)布撒在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點，通過無線通信方式形成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。路由協(xié)議作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其性能直接影響到整個網(wǎng)絡(luò)的效率。近些年來，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究，已經(jīng)取得了許多長足的進(jìn)展，但是依然還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。傳感器節(jié)點自身所攜帶的能量非常有限，同時漏斗效應(yīng)、路由空洞等原因可能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)節(jié)點能量消耗不平衡的現(xiàn)象，使得某些節(jié)點甚至整個網(wǎng)絡(luò)過早死亡。由此可見，構(gòu)建負(fù)載平衡的路

2、由協(xié)議以延長網(wǎng)絡(luò)生存時間在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究中是極具重要性和挑戰(zhàn)性的研究課題，它對網(wǎng)絡(luò)性能具有重大的影響，因而對它的研究具有十分重要的意義。 本文以負(fù)載平衡為目標(biāo)，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)作了全面而深入的研究：介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念、關(guān)鍵技術(shù)和面臨的挑戰(zhàn)。詳細(xì)分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的特點、設(shè)計目標(biāo)以及將路由協(xié)議進(jìn)行了分類，并介紹了負(fù)載平衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究現(xiàn)狀。 本文的研究工作主要集中在負(fù)載平衡

3、的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究上，針對層次路由和平面路由提出了兩種負(fù)載平衡的路由協(xié)議，總結(jié)如下： (1)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測數(shù)據(jù)具有較高時空相關(guān)性的應(yīng)用場景，本文提出了一種基于數(shù)據(jù)融合的局部能量高效匯聚分簇協(xié)議LEEAC，該協(xié)議通過反映局部空間相關(guān)性的數(shù)據(jù)相異度對節(jié)點剩余能量進(jìn)行約束，并使用約束后的預(yù)測能量作為競選簇頭的主要依據(jù)，被選舉的簇頭在傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有良好的分布性。同時通過引入數(shù)據(jù)鑒定碼，減少了簇內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸階段的通信

4、量以及簇頭數(shù)據(jù)融合的工作量，從而大大節(jié)約了能量消耗。仿真實驗結(jié)果表明，LEEAC協(xié)議能夠有效均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。 (2)針對由于空洞所形成的“瓶頸網(wǎng)絡(luò)”中的路由問題，本文提出了一種基于負(fù)載平衡的最優(yōu)路由協(xié)議LORP，其基本思想是首先利用已有的邊界檢測算法找出“瓶頸網(wǎng)絡(luò)”中空洞和監(jiān)測區(qū)域的邊界，然后通過我們提出的MACB算法標(biāo)識出網(wǎng)絡(luò)中的橋并且采取平衡優(yōu)先的路由策略，最終利用二元整數(shù)規(guī)劃模型得到了在平衡優(yōu)先策略下網(wǎng)