無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能介質(zhì)訪問控制協(xié)議與可靠路由協(xié)議研究.pdf

1、西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能介質(zhì)訪問控制協(xié)議與可靠路由協(xié)議研究姓名：杜軍朝申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：陳平20080101每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)建立了到匯聚節(jié)點(diǎn)的單路徑可靠路由路徑，然后從理論上分析了算法的性能，并在TOSSIM上進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明，基于鏈路層服務(wù)的單路徑可靠路由協(xié)議，不僅可以有效的避免建立斷路由路徑，還可以充分利用單向鏈路來建立更可靠的路由路徑，有多于17％的節(jié)點(diǎn)建立了更可靠的路由路

2、徑，路由路徑的可靠性提高了2％51％。更進(jìn)一步，受到機(jī)會(huì)路由協(xié)議的啟發(fā)，在鏈路層服務(wù)的基礎(chǔ)上，提出了機(jī)會(huì)多路徑可靠路由協(xié)議：OMR。OMR采用跨層設(shè)計(jì)方法，集成了路由協(xié)議和MAC協(xié)議的功能，提高了數(shù)據(jù)報(bào)文的傳輸速率，縮短了傳輸時(shí)延，同時(shí)降低了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中多跳路由中的能量損耗。針對路由過程中的每一跳，OMR利用廣播報(bào)文接收的機(jī)會(huì)特性，只有當(dāng)這一跳的數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送出去以后，才開始選擇這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文的下一條路由節(jié)點(diǎn)。OMR路由選擇的依據(jù)是，下

3、一跳節(jié)點(diǎn)恰好接收到這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文，并且它能夠以最高的概率把這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到它的下一跳節(jié)點(diǎn)。在OMR中，節(jié)點(diǎn)之間協(xié)作以保證數(shù)據(jù)報(bào)文的單跳可靠轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)避免由于盲目的洪泛所產(chǎn)生的多余的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文。OMR協(xié)議通過中間節(jié)點(diǎn)的協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)和自動(dòng)重發(fā)，以及匯聚節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)的重發(fā)機(jī)制保證了端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。不同跳?shù)的節(jié)點(diǎn)共享鄰接節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)報(bào)文信息和確認(rèn)信息，從而減少了能耗以及非對稱的鏈路所帶來的影響。通過TOSSIM進(jìn)行模擬表明，OMR比其它傳統(tǒng)的

4、路由協(xié)議的性能優(yōu)越。針對路由洞問題的路由協(xié)議設(shè)計(jì)包含兩個(gè)內(nèi)容。針對路由洞問題，首先提出了采用右手規(guī)則確定路由洞的位置和洞的邊界節(jié)點(diǎn)的算法。針對傳感器節(jié)點(diǎn)平面分布圖中不規(guī)則路由洞，提出采用基于右手規(guī)則的路由洞邊界節(jié)點(diǎn)分類算法，以及采用逐行掃描的路由洞面積估算算法。路由洞面積信息可用來指導(dǎo)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)以及傳感器節(jié)點(diǎn)的迸一步部署。然后，針對路由洞和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的其它需求，設(shè)計(jì)了擴(kuò)展性好、負(fù)載均衡、容錯(cuò)、節(jié)能的路由協(xié)議：WEAR。wEA

5、R考慮了四個(gè)影響路由的因素，即到目的地的距離、傳感器節(jié)點(diǎn)目前能量儲(chǔ)備、全局的位置信息和局部的路由洞信息。所有的這些因素集成起來作為WEAR協(xié)議的權(quán)重。為了進(jìn)一步有效的處理路由洞的問題，本文提出了一個(gè)可擴(kuò)展的、與洞大小無關(guān)的路由洞定位和維護(hù)協(xié)議。為了評價(jià)所提出的wEAR路由協(xié)議的效率和有效性，定義了八個(gè)通用的性能評價(jià)指標(biāo)以評價(jià)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議?；谶@些性能評價(jià)指標(biāo)，詳細(xì)的模擬結(jié)果顯示，和GPSR相比較，WEAR將傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周