树型无线传感器网络高能效路由策略的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lbj120225
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随着网络规模的增大及硬件设备的更新,使得无线传感器网络系统变得越来越复杂,受节点体积、成本、资源的限制,其内存、计算能力有限,并且通常电池供电,无法实现能量的无限供应,所以近年来很多研究者致力于网络的拓扑控制、数据的路由转发及网络节点的能量均衡,以便最大限度的延长网络的生命周期。根据前人的工作,基于树型网络,本文提出了一种高能效的路由策略。首先,完成一个树型网络的自组织,在网络自组建过程中,根据非网络节点主动搜索汇聚节点还是被动选择,提出主动式和被动式自组织策略,非网络节点根据保存的可选汇聚节点的信息,均衡可选汇聚节点的跳数、剩余能量、子节点个数及节点之间距离等因素选择最优汇聚节点,然后申请加入网络。非网络节点加入网络成功之后,开始执行网络节点的功能。其次,网络组建完成之后,传感器节点进行数据的采集,并将数据发送给其汇聚节点,汇聚节点完成对数据的汇聚,然后转发到其汇聚节点,通过数据的层层汇聚层层转发,最终数据到达协调器节点,完成对整个监控区域的监测。在网络运行过程中,汇聚节点的能耗较大,同时距离协调器节点越近的节点能耗越大,所以为了均衡网络节点能耗,延长网络生命周期,当汇聚节点的能量变为上一次网络拓扑结构变化之后的R%时,选择删除最远子节点,进行网络的部分重组,动态调整网络拓扑结构。当网络通信链路失效或链路质量较低时,也需要动态的调整网络拓扑结构,完成网络的部分重组。在网络重组过程中,网络回环是必须避免的,文中给出了回环检查算法。最后,本文利用NS2进行模拟仿真实验及STM32W108 ZigBee芯片实际测试实验,实现文中高能效路由策略,通过多组对比实验,完成路由策略的验证。实验结果表明文中算法能够迅速的构建一个树型网络,主动性网络自组织比被动性网络自组织性能稍差。在网络规模增大的过程中,自组网时间、网络平均跳数增加幅度很小,网络数据包传输成功率很高,是一个可靠的网络。在网络运行过程中,文中路由策略能够均衡网络节点能耗,延长网络生命周期。
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