基于边界检测的无线传感器网络能量密度路由算法研究

摘要

无线传感器网络是一种在没有固定基础设施的环境下构建的由传感器节点临时组成的自组织无线网络，节点的能量供应、计算能力和通信能力等资源都非常有限，所以如何延长网络的生存周期以及提高网络的工作效率是无线传感器网络的关键。
　　 由于无线传感网络的这些特性和要求，网络的拓扑识别就成为了无线传感器网络研究中的重要问题，而边界识别是核心问题。更重要的是，无线传感器网络对信息的采集、处理和传输都需要有效的路由算法作为基本保障，而与边界识别的结合可以提供更好的路由效率。
　　 本文首先对现有的边界识别算法和无线传感器网络经典路由算法进行了深入的研究和分析，结合物理学上密度的概念，定义了一个新的能量密度的概念，即能量密度的取值大小是与节点的剩余能量成正比，与节点到Sink节点的距离的平方成反比。在此基础上，提出了一种新的无线传感器网络路由算法--无线传感器网络基于边界检测的无线传感器网络能量密度路由算法。
　　 在基于边界检测的无线传感器网络的能量密度路由算法中，网络首先进行边界识别，标记边界节点，网络中的节点总是把数据转发给下一个比自己离Sink节点更近而且能量密度是节点常规传输方式所到达的除了边界标记节点以外的所有邻接节点中的最大者。当所有满足比节点自身离Sink节点更近的节点都是已经标记的节点时，则当前节点将数据回传给上一跳节点，同时将自己标记成边界节点。
　　 在此基础上，本文还讨论了另外一种的基于边界检测的预处理能量密度路由算法，即在网络边界识别的过程中，当边界节点都被标记后，边界节点会触发一个节点自我发现的过程，边界周边的节点会自动检测是否能找到满足路由条件的下一跳节点，如果能则不作处理，如果不能则将自己也标记成边界节点，并通知邻接节点。接下来，论文介绍了用Java语言来实现本文算法的仿真过程，对其仿真结果进行了分析，对基于边界检测的能量密度路由算法的关键参数进行了探讨和研究，并得出了其变化对算法性能影响的规律。最后，论文对全文进行了总结和对未来的研究工作进行了展望，并指出了未来研究工作的方向和重点。