無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的跨層設(shè)計(jì)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Network)集成了傳感器、微機(jī)電、現(xiàn)代計(jì)算和無線通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，由于其巨大的應(yīng)用前景成為了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。路由算法在面向應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中起著舉足輕重的作用。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)、通信模型和數(shù)據(jù)傳輸需求等方面的獨(dú)有特性，制約了眾多傳統(tǒng)的路由算法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用?？鐚釉O(shè)計(jì)以其簡單靈活的設(shè)計(jì)理念、對不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用環(huán)境的普適性等優(yōu)點(diǎn)，使得跨層設(shè)計(jì)理念

2、和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的設(shè)計(jì)形成了天然的結(jié)合，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究注入了新鮮的血液。
　　 本文為設(shè)計(jì)出適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，以跨層設(shè)計(jì)的理念為主線，主要的研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.以跨層設(shè)計(jì)理念為核心，提出了一種基于競爭模式的、對動態(tài)信道具有較好魯棒性的路由協(xié)議-CACR(Channel Aware Contention based Routingscheme)
　　 針對已有路由算法在

3、信道較差的情況下難以保證數(shù)據(jù)報(bào)文的正確、有效傳輸?shù)娜毕荩岢隽艘环N具有良好性質(zhì)的信道參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，從節(jié)點(diǎn)競爭信道的過程出發(fā)，針對多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)接入信道可能產(chǎn)生的碰撞等問題，提出了一種優(yōu)化的接入空間機(jī)制ASM(Access Space Mechanism)，并設(shè)計(jì)了一種基于競爭模式的可感知信道的路由協(xié)議。協(xié)議綜合考慮了物理層、MAC(Medium AccessContro1)層和路由層的性能，實(shí)現(xiàn)對競爭過程和下一跳節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化過程。本文利

4、用了動態(tài)規(guī)劃等數(shù)學(xué)理論，充分分析了接入空間的成功概率等性能。而在不同信道狀況下的仿真結(jié)果表明，協(xié)議在報(bào)文遞交比率等方面有了較大提高，并能夠有效保證信道的競爭性能。
　　 2.基于跨層設(shè)計(jì)思想提出了一種面向分布式事件檢測的特定應(yīng)用的路由技術(shù)-ECCRD(Energy-efficient Contention-based Cooperative Routing fordistributed event Detection)
　

5、　 為實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)事件檢測的應(yīng)用，除了要考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的能量和資源受限的問題，還必須解決大量檢測數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)造成負(fù)荷過高的問題。文章引入基于高斯-馬爾科夫模型的鏈路參數(shù)，采用跨層思想設(shè)計(jì)了一種節(jié)能的可用于分布式事件檢測的協(xié)作路由協(xié)議。協(xié)議將路由性能、單個(gè)鏈路對全網(wǎng)檢測性能的貢獻(xiàn)以及無線信道接入的動態(tài)特性相結(jié)合，將路由、檢測和信道接入幾個(gè)問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)跨層的接入空間的求解問題，在每次尋路過程中求解可優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的方案。仿真表

6、明，協(xié)議在保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中大范圍事件的分布式檢測性能同時(shí)，能夠有效地減小網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。
　　 3.采用跨層理念，提出了一種可優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)生命周期的路由算法MOFD(Multi-Optimized Function Directed diffusion protoco1)
　　 從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的能耗問題出發(fā)，分析了目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究特點(diǎn)，指出已有工作在協(xié)議能量消耗和網(wǎng)絡(luò)能量均衡等方面的缺陷。進(jìn)一步

7、針對平衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量消耗、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期上的優(yōu)化目標(biāo)，提出了一種可優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)生命周期的路由協(xié)議。仿真結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)的推擴(kuò)散協(xié)議相比，本協(xié)議實(shí)現(xiàn)了更低的能耗以及更高的傳輸可靠性，顯著的延長了網(wǎng)絡(luò)生命期。
　　 4.以跨層設(shè)計(jì)為主線，提出一種可抵抗干擾攻擊的安全路由協(xié)議SRRJ(Secure Routing protocol Resilient to Jamming)
　　 從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的安全性出發(fā)，著重分析