无线传感器网络中的路由算法研究

论文摘要

随着无线通信、电子与传感技术的发展,无线传感器网络(Wireless sensornetworks,简称WSNs)引起了人们的广泛关注。无线传感器网络是一种无基础设施的无线网络。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些数据进行处理,获得详尽而准确的信息,随后传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络一般具有大规模、自组织、随机部署、环境复杂、传感器节点资源有限、网络拓扑经常发生变化的特点。无线传感器网络具有与传统网络不同的特点,且与应用高度相关。传统路由协议不能有效地用于无线传感器网络,因而人们研究了众多的无线传感器网络路由协议。本文首先对无线传感器网络进行了简要的介绍,描述了传感器网络的体系结构和主要特征,并阐述了无线传感器网络与现有无线网络的区别,无线传感器网络的限制等。接着我们针对无线传感器网络中基于不同技术的路由算法做了适当的介绍。通过对当前WSNs路由协议的研究,我们选取了较为重要的路由协议,对其核心路由机制、特点和优缺点等进行了分析。然后,我们提出了一种基于地理位置的能量有效拓扑控制协议(GLE),该算法有效地降低无线传感器网络中的能量消耗。GLE从路由的角度找到可以胜任转发信息的节点(路由节点),关掉不必要的节点,确保路由通畅,且通过估算表明网络生存期与节点密度成正比,然后根据路由节点剩余能量,生成能量负载均衡的连通子图,有效地延长网络的生存期。最后提出了基于QoS的多路径无线传感器路由算法,提出了多路径寻路机制和新的负载均衡技术。引入多路径路由是为了提高数据传输的可靠性,实现网络负载平衡,在多个候选路径之间根据比例系数均衡分配通信流量,以达到更好的均衡负载。通过对路由算法的分析,我们可以看出将来WSNs路由协议采用的某些研究策略与发展趋势:减少通信量以节约能量:保持通信量负载平衡;路由协议应具有容错性;路由协议应具有安全机制;WSNs路由协议将继续向基于数据、基于位置的方向发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.2 传感器网络的特征与应用
• 1.3 本文主要的工作
• 第二章 无线传感器网路中的路由协议
• 2.1 WSNs路由涉及的关键技术
• 2.2 基于各种技术的路由协议
• 2.2.1 路由协议
• 2.2.2 无线传感器网络路由协议分析
• 第三章 基于地理位置的WSNs拓扑控制路由算法
• 3.1 相关概念
• 3.1.1 层次型结构
• 3.1.2 拓扑控制
• 3.1.3 节点定位
• 3.2 基于地理位置能量负载均衡的WSNs路由算法: GLE
• 3.2.1 背景描述
• 3.2.2 网络及节点信息
• 3.2.3 生存期分析
• 3.2.4 路由选择
• 3.3 小结
• 第四章 基于QoS的无线传感器路由算法
• 4.1 关于QoS
• 4.1.1 定义及概述
• 4.1.2 QoS控制和管理
• 4.2 QoS控制的性能评价标准
• 4.2.1 网络QoS控制策略的性能目标
• 4.2.2 综合性能评价标准
• 4.3 基于QoS的WSNs多路径路由算法
• 4.3.1 概念及假设
• 4.3.2 多路径寻路算法
• 4.3.3 路由均衡负载
• 4.3.4 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果
• 参加的科研项目