论文摘要
无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）通常是由大量具有自主性、且能量有限的无线传感器节点组成,并随机分布在特定的监控区域内执行监测与数据采集任务,再以特定的无线通信协议,将监测数据传送到汇聚节点,为监控人员提供决策参考。基于链的路由协议（Chain-based Routing Protocols）有着易构造且节能的特点,但也存在许多共同的缺点,例如：网络时延（Network delay time）与数据冗余传送（Redundant data transmission）等问题。在一些实时性的应用中,由于链（Chain）的传输路径过长,常造成网络时延让所采集的数据不具实时性。数据冗余传送则是在传递数据的过程中,未考虑到汇聚节点的相对位置,以致使得数据迂回绕路传送到汇聚节点,造成无谓的能量消耗。本文提出一个层次型链式路由协议（Hierarchical Chain-based Routing Protocol）,简称为HCRP,来改善上述缺点。HCRP协议利用BeamStar提供的网络结构,将监控区域划分为多个扇形小区域,构造出多条并行的层次型短链去减少数据传送延迟与冗余传送路径,在链头选举时,舍去了传统轮流担任的策略,改为选择最大剩余能量的节点充当链头节点。同时,为了避免在大规模区域内,不同链头之间数据传送距离过长,导致无谓的能量消耗,本文选择较靠近自己,且离汇聚节点较近的链头作为转发节点。之后通过各短链的链头与链成员的并行运行,构造出层次型多跳的传输路径,达到减少网络时延与数据冗余的传送,进而节省节点能量,延长网络生存时间。为了验证所提出路由协议的性能,本文通过仿真实验与现有相关的链式路由协议进行比较。仿真实验结果证实,与Enhanced PEGASIS, COSEN,与PEGASIS协议比较,本文所提出的HCRP办议在平均传送时延约减少了5%-331%。在数据冗余传送上,也缩短了约10-94的跳数。而在网络生存时间上,相较于其它链式路由算法至少可提升约2%-47%；尤其在监测面积范围较大时,越能显现出HCRP协议的节能效率。