基于移动Sink的WSNs路由协议研究

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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)能将客观上的物理世界和逻辑上的信息世界联系起来,感知节点周围环境,采集和处理相关数据,具有十分广阔的应用前景。但传感器节点能量有限且无法充电,使得能耗成为无线传感器网络应用的关键因素,如何有效节约能量、均衡传感器网络的能量消耗成为无线传感器网络的研究热点。移动无线传感器网络衍生于无线传感器网络,通过引入移动Sink节点,综合网络能量消耗的情况,利用Sink节点移动的灵活性制定Sink节点的移动策略,动态的收集数据,均衡利用系统能量,使得无线传感器网络的性能和能耗得到优化。它具有高效收集数据、均衡网络消耗、延长网络寿命等优点。主要工作如下:(1)本文在研究了无线传感器网络基础架构和移动无线传感器网络相关特点的基础上,分析了移动无线传感器网络中能量和Sink节点的移动对网络性能的影响,并确定从节点能量消耗和Sink节点的移动2方面对网络性能进行优化。(2)设计了基于能量区域的移动Sink路由算法。算法使用剩余能量扫描将系统划分为若干个能量相近的区域,再在每个能量区域内构建路由信息,根据已构建的路由信息选择代理节点作为该能量区域内信息存储和与移动Sink节点通信的节点,移动Sink节点根据代理节点的分布制定Sink节点最小移动路径策略。(3)设计了基于移动Sink的能量有效路由树算法。算法先构建路由树,然后使用“根节点足迹链”来维护局部路由信息,减少Sink节点移动带来的路由重构频率,当Sink节点移动偏离原先位置过远时,通过全局路由树重建算法触发路由树重构,有效的避免因足迹链的不断扩展带来的路由曲线,及时的对全网路由树更新,使得路由始终处于最佳状态。本文通过NS2仿真软件对路由算法进行仿真,相比传统相关协议,基于能量区域的移动Sink路由算法能够使网络生存周期延长30%到40%;基于移动Sink的能量有效路由树算法能使网络生存期延长25%到30%。故这两个协议对网络能耗的均衡以及生命周期的延长均有一定的优化作用。
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