無線傳感器網(wǎng)絡虛擬骨干網(wǎng)路由協(xié)議研究.pdf

1、集數(shù)據(jù)采集，處理及通信功能于一體的無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境與軍事監(jiān)控，地震與氣候預測、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣泛的應用前景。但外界環(huán)境的不確定性經(jīng)常導致需要布置成百上千的傳感器協(xié)同工作，因此對由大規(guī)模無線傳感器節(jié)點構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡的研究正逐漸引起關(guān)注，并被認為是本世紀的一項挑戰(zhàn)性的研究課題。 一般無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點通過飛行器撒播等方式被任意散落在被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡，通過多跳中繼方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到

2、Sink節(jié)點，最終借助長距離或臨時建立的Sink鏈路將整個區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)通過Internet、衛(wèi)星等方式傳送到遠程中心進行集中處理。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相比，無線傳感器網(wǎng)絡具有以下特性：傳感器節(jié)點分布極其稠密，一般含有成百上千個節(jié)點。因此，各節(jié)點不可能分配全局唯一的標識，也不可能維護全局信息；傳感器節(jié)點能量，存儲空間及計算能力等資源非常有限；和ad hoe網(wǎng)絡類似，無線傳感器網(wǎng)絡中沒有骨干網(wǎng)絡，網(wǎng)絡通信拓撲具有自組性，且其動態(tài)性更強。因此，傳統(tǒng)網(wǎng)絡

3、中的路由算法不適合無線傳感器網(wǎng)絡，必須針對無線傳感器網(wǎng)絡的特性來研究新的路由算法。 在采用路由協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸時首先要解決的就是如何構(gòu)造一種所謂的虛擬骨干網(wǎng)的問題，但由于無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點數(shù)目龐大，因此如何構(gòu)建虛擬骨干網(wǎng)，建立合理的路由進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是非常重要的研究課題。骨干網(wǎng)路由協(xié)議分為主動式和被動式兩類，經(jīng)本文第三章的分析比較，主動式路由協(xié)議在節(jié)點規(guī)模大、數(shù)據(jù)持續(xù)發(fā)送的無線傳感器網(wǎng)絡中具有較好的性能。主動式路由又分為分層選

4、取、生成樹選取、連通支配集選取三種策略方式。主動式分層路由協(xié)議的代表是LEACH協(xié)議，但是LEACH協(xié)議存在一些不足之處。本文在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了一種改進的主動式分層骨干網(wǎng)路由協(xié)議——PRBN。 通過對原始LEACH協(xié)議的分析和研究，在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了周期性建立多跳骨干網(wǎng)來傳輸數(shù)據(jù)的思想。將骨干網(wǎng)建立的過程分為兩個步驟：第一階段是骨干網(wǎng)節(jié)點選擇階段，選擇骨干網(wǎng)節(jié)點的策略在LEACH協(xié)議選擇簇首的策略上進行了