能量有效的無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network簡稱為WSN)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡的一個新的研究領域，它由大量的傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式自組織形成網(wǎng)絡，能夠實現(xiàn)對目標的實時監(jiān)測、采集和信息處理。近年來，隨著傳感器技術、微電機技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡和無線通信等技術的進步，無線傳感器網(wǎng)絡得到了快速發(fā)展，應用前景十分廣闊，可廣泛應用于軍事領域、空間探測、輻射檢測、洪災預警、農(nóng)田管理等眾多領域。
　　 數(shù)據(jù)收集是無線傳感器網(wǎng)絡最

2、基本的應用，是各種復雜應用的基礎。由于傳感器網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量龐大，單個節(jié)點的能源、計算能力和帶寬都非常有限，傳統(tǒng)的無線路由協(xié)議不適合無線傳感器網(wǎng)絡。因此，高效使用節(jié)點能量，延長網(wǎng)絡的生命周期成為無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議設計的首要目標。在目前的研究中，分簇算法被認為是進行高效的能量管理，提高網(wǎng)絡的可擴展性，并延長網(wǎng)絡生存期的最有效的途徑之一。
　　 本文首先介紹了課題背景，闡述了本課題的研究目的以及意義。接著，對無線傳感器網(wǎng)絡的體系結構

3、、特點、應用前景以及關鍵技術做了簡要介紹，闡述無線傳感器路由協(xié)議的評價標準，對路由協(xié)議進行了分類，并分析比較了現(xiàn)有的幾種典型的無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議，重點選擇了PEGASIS協(xié)議作為研究對象。
　　 在重點研究PEGASIS的基礎上，提出了一種改進的PEGASIS協(xié)議--G-PEGASIS協(xié)議，并對其進行詳細的闡述。在G-PEGASIS協(xié)議中，將整個傳感器區(qū)域劃分為等寬的區(qū)域。算法的實現(xiàn)過程是：在每個區(qū)域中找出與Sink最近的節(jié)

4、點，采用貪婪算法構造整個網(wǎng)絡的主鏈，然后在每個區(qū)域內建立鏈樹，形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠邢蜴湗?。最后由主鏈上的?jié)點輪流擔任根節(jié)點與Sink通信，數(shù)據(jù)從外至內經(jīng)過多跳中繼和數(shù)據(jù)融合后傳送到Sink。
　　 最后，采用NS2網(wǎng)絡模擬工具對G-PEGASIS協(xié)議進行了模擬，得出了在不同場景和參數(shù)下的網(wǎng)絡生存時間、節(jié)點平均時延等結果。通過和PEGASIS協(xié)議比較，G-PEGASIS算法在網(wǎng)絡生存時間方面的性能比PEGASIS有12％左右的提高，驗

5、證了G-PEGASIS算法在改進PEGASIS的性能上的有效性。總的來說，G-PEGASIS協(xié)議的研究在提高網(wǎng)絡生存時間和能量平衡方面具有一定參考價值。
　　 本文得到了國家自然科學基金資助項目(60970064)，國家重點基礎研究計劃項目(2011CB302601)，國家軟件開發(fā)環(huán)境重點實驗室開放基金項目(SKLSDE-2011KF-01)，新世紀優(yōu)秀人才計劃(NCET-08-0806)，霍英東青年教師基礎研究基金(12106