无线传感器网络的能量均衡自适应路由算法研究
随着芯片技术、通信技术和传感技术的飞速发展，目前传感技术正迈入无线传感器网络新时代。这种网络由大量集成有传感器、数据处理单元和无线通信模块的微小节点组成，通过自组织方式构成网络，及时有效地将数据传输到信息接收端，可广泛用于国防军事、环境检测、反恐抗灾、医疗卫生以及交通管理等领域。
无线传感器网络通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，节点靠电池供给能量，而电池能源又无法更换，所以通过有效的设计来延长网络的生存期成为国内外研究的关键技术之一。
本文以延长网络生存期为主要目的，首先介绍了无线传感器网络的体系结构、特点、应用以及关键性问题，然后具体阐述了无线传感器网络的两种低功耗策略．数据融合技术和路由协议算法。由于无线传感器网络的最大能量消耗是消息的传输，无线电磁波信号能量消耗与传输的距离平方成正比，因而为了节约能量，网络在传输数据时一般都采用短距离多跳方式。然而在这种传输方式中存在着不同节点间能量消耗不均衡的问题，即靠近基站的节点往往需要传递大量的数据包而过早死亡。同时，在单跳传输协议中，远离基站的节点所消耗的能量会随着网络半径的增加而远远高于其它的节点。
因此，为了使网络中各节点消耗的能量均衡，本文中提出了两种将单跳传输协议和多跳传输协议相结合的新的路由算法-EBAT和EBMD。在EBAT中，每个传感节点要么将数据直接传给基站，要么通过多跳的方式将数据传给它的下一个节点。先由基站执行集中式算法计算出每个节点的单跳和多跳次数的比值，然后通过执行分布式算法来决定每次数据包传输的路由。而在EBMD中，采用了一种基于概率的数学模型来阐明每个节点的能量消耗。在此模型中，每个传感器节点可以将数据传给其它任意一个节点(包括基站)。利用遗传算法得出每个传感器节点所有可能路径的最优概率值，然后根据这组概率值给出了具体的数据传输算法。仿真结果表明，这两种新的路由协议算法都能有效的平衡节点间的能量消耗，从而延长了网络的生存期。
传感器网络;能量均衡;数据融合;自适应路由协议;数据传输
中国海洋大学
硕士
计算机应用技术
郭忠文
2007
中文
TN915.04;TN925.93
68
2007-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）