無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多播路由技術(shù)研究.pdf

1、電子器件制造工藝和無線通信技術(shù)的發(fā)展，使大量具有片上微處理能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不需要任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)即能自組織成網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)既能采集數(shù)據(jù)，也能進(jìn)行報(bào)文分組的路由轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)點(diǎn)間通信通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行。 隨著研究的進(jìn)展，相對(duì)于單發(fā)送節(jié)點(diǎn)-單接收節(jié)點(diǎn)的通信模式，傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多接收節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，點(diǎn)到多點(diǎn)通信模式的多播技術(shù)逐漸成為傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的

2、一個(gè)新熱點(diǎn)。 論文主要圍繞適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的多播路由協(xié)議進(jìn)行了深入研究，在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，通過對(duì)比研究適用于AdHoc網(wǎng)絡(luò)的多播路由協(xié)議，論文主要做了以下幾方面的工作。 論文提出了一種輕量級(jí)、完全分布式的適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多播路由協(xié)議LDMRP，該協(xié)議基于源節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的最短路徑，由源節(jié)點(diǎn)按需生成多播尋徑的控制報(bào)文，中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全網(wǎng)泛洪轉(zhuǎn)發(fā)，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制報(bào)文攜帶的路徑信息選擇加入多播組的路徑并應(yīng)答該

3、控制報(bào)文。該協(xié)議通過使用多播路徑上的共享鏈路抑制數(shù)據(jù)報(bào)文的重復(fù)傳輸，從而有效節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高了數(shù)據(jù)報(bào)文到達(dá)率。經(jīng)過大量的模擬實(shí)驗(yàn)證明，LDMRP協(xié)議具有較低的控制開銷和較高的可靠性，是一種通用的多播路由協(xié)議。 在LDMRP協(xié)議的基礎(chǔ)上，論文提出了一種分布式的類Steiner樹多播路由協(xié)議。該協(xié)議由源節(jié)點(diǎn)對(duì)接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇，并根據(jù)接收節(jié)點(diǎn)簇的分布將傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)有效扇區(qū)，中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身位置是否位于有效扇區(qū)決定是否采用

4、延時(shí)泛洪的機(jī)制。通過控制報(bào)文在路徑上的延時(shí)累積效應(yīng)，為接收節(jié)點(diǎn)選擇加入多播組的路徑提供了更多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，進(jìn)而提高多播組路徑中共享鏈路的比例，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)報(bào)文重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)的概率。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，選擇合適的延時(shí)參數(shù)和分簇策略，能在給定的時(shí)間約束范圍內(nèi)，為傳感器網(wǎng)絡(luò)建立類Steiner樹的多播組。 考慮到有較多的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是針對(duì)移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)的，論文最后在分析LDMRP協(xié)議和DstMRP協(xié)議的基礎(chǔ)上，為延長(zhǎng)多播組的有效工作時(shí)間，減少因

5、多播組頻繁建立帶來的控制開銷，提出了基于轉(zhuǎn)發(fā)樹模式的多播路由協(xié)議OMRP；同時(shí)，基于DCTC協(xié)議框架，OMRP協(xié)議還推導(dǎo)了轉(zhuǎn)發(fā)樹最優(yōu)更新策略以實(shí)現(xiàn)能量使用的高效性。 根據(jù)無線通信的特性，論文分別在LDMRP協(xié)議和DstMRP協(xié)議中提出兩種適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的鏈路檢測(cè)機(jī)制和路徑局部恢復(fù)算法。實(shí)驗(yàn)表明，采用該策略以后，LDMRP協(xié)議和DstMRP協(xié)議均能有效地減少用于多播組路徑維護(hù)的控制開銷，同時(shí)也有效地提高了多播路徑的可靠性以及數(shù)據(jù)