無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中跨層路由協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)體積小,采用電池供電,因此造成了單個(gè)節(jié)點(diǎn)處理和存儲(chǔ)能力有限、通信范圍有限、能量有限等問(wèn)題。然而,相鄰節(jié)點(diǎn)間共享信道極易引起收發(fā)數(shù)據(jù)的沖突,這樣不僅引起分組丟失而且增大了由重傳導(dǎo)致的時(shí)延和能量消耗。傳統(tǒng)的分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)各層之間彼此透明,以保持各層設(shè)計(jì)的獨(dú)立性,雖然簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開(kāi)發(fā)和降低了實(shí)現(xiàn)的難度,但是不能很好地適應(yīng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性,不能綜合各層的信息以實(shí)現(xiàn)低沖突、高能效。為此,本文將主要研究跨層路由協(xié)議

2、,并提出了一種新的路由協(xié)議。
　　 本文針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的跨層路由協(xié)議進(jìn)行研究,主要完成了以下的工作:
　　 (1)介紹了傳統(tǒng)的采用分層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議,分析其優(yōu)點(diǎn)及其不足,針對(duì)其不足,引出了跨層設(shè)計(jì)的解決方法。接著,闡述了跨層設(shè)計(jì)的必要性及方法。然后,介紹和分析了幾種采用跨層設(shè)計(jì)的路由協(xié)議。
　　 (2)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了新的接口。本文在MAC層和物理層設(shè)計(jì)了新的接口函數(shù),且在網(wǎng)

3、絡(luò)層設(shè)計(jì)了獨(dú)立的邏輯控制單元。網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)邏輯控制單元調(diào)用MAC層和物理層的接口函數(shù),以獲得它們的信息。
　　 (3)提出了一種基于跨層設(shè)計(jì)的沖突感知且能量高效的路由協(xié)議(collision-awarcenergy-efficientroutingprotocol,CAEE)。CAEE路由協(xié)議利用邏輯控制單元中得到的信息,計(jì)算出路徑中候選節(jié)點(diǎn)的沖突度和能量度,以此作為路由選擇的度量,來(lái)實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)中的沖突和提高能量使用效率。為降低

4、網(wǎng)絡(luò)中的沖突,CAEE路由協(xié)議引入了沖突度作為路由度量的計(jì)算參數(shù),在選擇路徑時(shí)避開(kāi)沖突較高的區(qū)域。為提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率,CAEE路由協(xié)議在路由度量中引入了能量度,盡量選擇路徑總能耗低且節(jié)點(diǎn)剩余能量高的路徑作為路由。為了進(jìn)一步的降低節(jié)點(diǎn)能量消耗和減少?zèng)_突,本文利用無(wú)線信道增益對(duì)稱原理,在聯(lián)合MAC層和物理層的基礎(chǔ)上計(jì)算出最優(yōu)發(fā)送功率,對(duì)每一跳的發(fā)送功率進(jìn)行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,與AODV相比,CAEE的丟包率降低20％左右。且在平均端到端延