WSNs中基于網(wǎng)絡資源利用效率的層次型路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡作為物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐技術之一，改變了傳感器網(wǎng)絡中信息獲取和處理方式，在研究和應用領域均得到了廣泛關注。由于無線傳感器網(wǎng)絡在網(wǎng)絡特點、數(shù)據(jù)傳輸方式和通信模型建立等方面具有獨特的性能，導致傳統(tǒng)路由算法的應用受到了限制。近年來，由于跨層設計思路簡單靈活，對網(wǎng)絡結構和應用環(huán)境普遍適用，該設計方法在無線傳感器網(wǎng)絡中得到了廣泛的應用。無線傳感網(wǎng)絡的特性對網(wǎng)絡MAC層、物理層、網(wǎng)絡層提出一些共同的設計目標，例如能量消耗、數(shù)據(jù)均衡、網(wǎng)絡資

2、源利用效率等。本文基于跨層設計思想在創(chuàng)建路由的過程中綜合考慮網(wǎng)絡MAC層共享干擾行為、鏈路層速率分配關系以及網(wǎng)絡中資源配置方法，從網(wǎng)絡的整體性能出發(fā)，提出全局最優(yōu)的路由方案。本文內(nèi)容主要分為以下幾個部分:
　　(1)針對無線傳感器網(wǎng)絡的結構特性，本文對路由算法進行了分析研究。在無線傳感器網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡層路由作為連接傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層的橋梁，具有舉足輕重的作用。文章從網(wǎng)絡的整體性能出發(fā)，分析網(wǎng)絡的結構特點和影響路由算法性能的因素，分別

3、將路由算法與網(wǎng)絡其他層節(jié)點模型、鏈路模型、干擾模型結合，為建立跨層聯(lián)合設計路由算法做好充分研究工作。
　　(2)對網(wǎng)絡物理層和MAC層進行分析研究，提出一種基于共享干擾行為的概率轉發(fā)控制路由算法。本文基于跨層設計思想，分析研究無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送端和接收端干擾模型，結合物理層和MAC層特性提出一種基于SINR模型的概率轉發(fā)控制路由算法。該算法根據(jù)鄰居節(jié)點不同接收概率判斷選擇下一跳節(jié)點，并通過區(qū)分節(jié)點優(yōu)先等級，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的轉發(fā)控制

4、。最后，本文通過仿真驗證該算法具有較強的可行性和有效性，并通過與其他算法對比，驗證該算法的優(yōu)越性。
　　(3)分析研究節(jié)點速率分配、簇的劃分規(guī)則和鏈路層網(wǎng)絡頻帶資源占用情況，提出一種基于拓撲控制與資源優(yōu)化分配的層次型路由算法。該算法在網(wǎng)絡層，根據(jù)成員節(jié)點和簇首節(jié)點的速率分配機制建立節(jié)點流量平衡模型;在鏈路層，分析無線傳感器網(wǎng)絡頻譜共享行為，研究鄰近用戶間訪問沖突的規(guī)避抑制模型，重構網(wǎng)絡頻帶資源。在此基礎上，該算法通過引入帶寬比例因