基于軌跡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究

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1、山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文基于軌跡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究姓名：葛峰申請學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：管理科學(xué)與工程指導(dǎo)教師：鄭明春20090603山東師范人學(xué)碩I：學(xué)化論文基于軌跡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和信息處理、傳輸技術(shù)，通常包含大量的可自組織成多跳無線網(wǎng)絡(luò)的分布式傳感節(jié)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)快捷、靈活，且不受有線網(wǎng)絡(luò)約束的優(yōu)點(diǎn)，可用于緊急搜索、災(zāi)難救助、軍事、醫(yī)療等環(huán)境中，具有廣泛的應(yīng)用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，被稱為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。和傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

2、有能量約束、冗余的低數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)和多對一的數(shù)據(jù)流等特點(diǎn)。能量有效性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)。根據(jù)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理策略的分析，能量消耗的主要因素有：感知數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和無線電通信，其中無線電通信是能量消耗的最主要的環(huán)節(jié)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效性的實(shí)現(xiàn)雖然可以在通信協(xié)議棧的不同層加以改進(jìn)，但由于基礎(chǔ)物理的局限，改進(jìn)主要在網(wǎng)絡(luò)層通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文致力于研究基于軌跡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由效率與節(jié)能問題。文章在分析和比較傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，從提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，延長生存周期的角度，文章設(shè)計(jì)出了兩種個(gè)獨(dú)立的路由協(xié)議：基于直線軌跡的高效節(jié)能路由算

3、法和基于B樣條軌跡的高效節(jié)能路由算法。它們的應(yīng)用角度不同，前一種適合于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境差，不能提供穩(wěn)定的鏈路傳輸。而第二種適合應(yīng)用于特殊地形的傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)定曲線軌跡來避開障礙物或特定區(qū)域，并且能夠保持較高的傳輸效率；所做的工作的效能，文中通過NS一2仿真工具進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能考察。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類和比較。根據(jù)不同應(yīng)用對傳感器網(wǎng)絡(luò)各種特性敏感程度，將現(xiàn)有的路由協(xié)議進(jìn)行了分類并對主要路由協(xié)議詳細(xì)的分析，此外，文章還從傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議性能角度對現(xiàn)有的協(xié)議進(jìn)行了比較，同時(shí)發(fā)現(xiàn)基于軌跡的路由協(xié)議要比其他協(xié)議的效率都要好，節(jié)點(diǎn)不需

4、要維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由信息，通過局部最優(yōu)的策略降低了算法的復(fù)雜性，減少運(yùn)算帶來的能量消耗，增長了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存周期。2、基于直線軌跡的高效節(jié)能路由算法。文章分析了在鏈路質(zhì)量較差的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，僅依據(jù)節(jié)點(diǎn)間的直線距離做貪婪轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)導(dǎo)致傳輸效率明顯下降的特點(diǎn)，重新定義了能夠反映鏈路質(zhì)量和電池剩余能量的度量值。依此為依據(jù)來選擇下～跳節(jié)點(diǎn)，能夠保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)延較小，并且傳輸效率明顯改善。為了計(jì)算新度量值，文章還加入了鏈路層幀丟失率統(tǒng)計(jì)山東p巾范人學(xué)頌I：學(xué)位論義算法，能夠較為準(zhǔn)確的計(jì)算出下一階段鏈路質(zhì)量。并且該算法還加入了電池的充電模型，適用于帶有充電功能的傳感器節(jié)點(diǎn)。3、

5、基于B樣條曲線軌跡的高效節(jié)能路由算法。文章在基于TBF模型的基礎(chǔ)上，提出了一種基于B樣條曲線軌跡的高效節(jié)能路由算法。該算法利用了二階均勻B樣條曲線良好的連續(xù)性，通過選取不同的控制點(diǎn)，可以靈活的繞開障礙物，滿足不同地形環(huán)境下的需求。該算法包括兩個(gè)部分：第一部分是路徑構(gòu)造算法，第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)算法。文章還深入分析了TBF模型中存在傳輸效率較低的問題，重新定義度量值參數(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，GPSR，TBF，NS一2分類號(hào)：TP393Ⅱ山東帥池人學(xué)碩I‘學(xué)位論義StudyonTrajectoryBasedRoutingAIgorithminw

6、ireIesssensornet、ⅣorksABSTRACTWirelessSensorNe帆ork(WSN)，w11ichismadebvtheconver2enceofsensor’nestedcomputation，n們vorksandwirelesscommunicationtechnol02ies，isanovelteclmologyaboutacquinngandprocessinginfo冊ation．Itcanbedefinedasanautonomous，adhocsysteTnconsistingofacolIectiveofnetworI(

7、edsensornodesdesi鯽edtointercommunicateviawirelessradio．WirelessSensorNetworl(shadbeeIlappliedinalotofscenariosandsituations．Bothacadellliaandindus砸eshaveshown盯eatinterestinWirelessSensorNetwork．Wirelesssenornet、】l，orl(di仃．erf-rom昀ditionalwirelessne柵orl(inseVeralwavs：severeenergyconst

8、raints，redun