基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究姓名：程真申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：李臘元20100501武漢理『：人學(xué)碩十學(xué)何論文摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為2l世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，將對人們未來工作和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在諸多應(yīng)用領(lǐng)域得到了越來越多的實(shí)際部署，表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Αo線傳感器網(wǎng)絡(luò)又是一個(gè)資源受限、無線多跳傳輸、單個(gè)節(jié)點(diǎn)易毀的自組織網(wǎng)絡(luò)，如何在這樣一個(gè)基礎(chǔ)條件不好的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效的、可擴(kuò)展的、強(qiáng)壯的網(wǎng)絡(luò)互連，是擺在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究者們面前的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所研究的內(nèi)容很

2、多，本文僅從網(wǎng)絡(luò)能耗均衡和服務(wù)質(zhì)量兩個(gè)方面作了一些有益的嘗試，主要工作反映在以下兩個(gè)方面：1)最近的研究表明，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在著一種能耗不均衡的現(xiàn)象。在均勻分布的網(wǎng)絡(luò)模型下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)生命結(jié)束時(shí)，會(huì)有超過90％的初始能量未被利用。其原因就是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中一些節(jié)點(diǎn)過分的充當(dāng)了中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的角色，而導(dǎo)致它們的能量消耗過快，到最終的節(jié)點(diǎn)的失效，最終產(chǎn)生了所謂的“能量洞”。本文針對這種“能量洞”現(xiàn)象，提出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)非均勻部署策略。通過建立環(huán)分析模型和理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)內(nèi)環(huán)f與f．川

3、勺節(jié)點(diǎn)數(shù)量按一定的等比級數(shù)g(g>1)遞增部署時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能耗能達(dá)到近似的平衡，并且在結(jié)論下，提出了q一跏f砌路

4、由算法。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該非均勻的部署策略，能較好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗均衡，避免能量洞的產(chǎn)生。2)隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的深入，服務(wù)質(zhì)量問題也提出了相應(yīng)的挑戰(zhàn)。本文基于傳感器節(jié)點(diǎn)的地理位置信息與網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的能耗模型分析，提出一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由算法，將多跳傳輸路徑中的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)序列控制在以源節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)連線的一定區(qū)域內(nèi)，盡量擬合源節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)連線傳輸，有效控制了傳輸路徑。并對該服務(wù)質(zhì)量路由算法提出改進(jìn)：轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)當(dāng)前實(shí)時(shí)QoS約束動(dòng)態(tài)的調(diào)整傳輸區(qū)域的大小、優(yōu)化的下一跳選擇機(jī)制以及最優(yōu)跳數(shù)計(jì)算，使傳輸路徑最大程度擬合源節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的連線，達(dá)到路

5、徑傳輸能耗最優(yōu)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該服務(wù)質(zhì)量路由算法在滿足網(wǎng)絡(luò)QoS約束的同時(shí)，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)的能耗，延長了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。本文得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號：607732”．60672137．60970064)、國家軟件開發(fā)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金課題(批準(zhǔn)號：SKLSDE一2009KF一2—02)、新武漢理．1：人學(xué)碩+學(xué)何論文世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(批準(zhǔn)號：NCE卜08—0806)、霍英東高校青年教師基金基礎(chǔ)性研究課題(批準(zhǔn)號：121067)、武漢市科技攻關(guān)項(xiàng)目(批準(zhǔn)號：201010621207)和教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號：20060497105)，湖北省杰出青年人才基金

6、(批準(zhǔn)號：2008CDB335)的資助。關(guān)鍵詞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)能耗均衡能量洞非均勻部署策略路由協(xié)議地理位置信息服務(wù)質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)生命時(shí)間Il武漢理I：人學(xué)碩十學(xué)侮論文AbstractWirelesssensorne晰orks(WSNs)，whichisF印orted嬲0neofthemostinfluent—ialtechn010西esint11e2l或centIlry’willtakegreatimpactonhumanfhturelife．A10ngwitllthe莎owingupofrelatedtechnology’wirelesssensorne似orkhasbeen

7、deploy-yediIla900dm鋤yofapplicationdomains，鋤dshowsits黟atepotential．But，Wirel·leSssenSorn咖orkis鋤adhocnet、ⅣorkwithlilIlitedresourceS，wirelessmulit-hop仃aIlsmittingandunrelia_blen‘)des．HowtorealizeallefE．ective，scalableaIldrobustn腳orkisa黟eatchallengefacedtoWSNsresearchers．TIlcfcarcmanVstumesofw

8、irdesssensornetworks，aIldthisthesismadesomeuSe如1att鋤ptSoIlly舶mtheeIlergybalaIlceaIldqualityofseⅣicenet、)l，ork，themainworksarereflectediIlmef01lowing倆oaSpects：1)Recentsmdiesshowmatwirelesssensorne坩orksexistsanenergyimbalanceph鍘．omeIlon．IIlnodesuIlifonnlydistrib