基于能量和时延优化的WSN路由协议的研究

摘要

无线传感器网络(WSN)是一个综合的智能信息系统,它集合了信息采集、传输和处理,可以被广泛应用于军事、环境、医疗、工业等多个重要领域。由于传感器节点体积的微型化,节点能量一般是由能量有限的电池供应,而且由于受物理条件的限制难以给节点更换电池,所以WSN设计最关键的约束条件是传感器节点能量有限。传感器节点大部分的能量消耗在通信模块上,因此如何高效通信和延长网络生存时间是无线传感器网络研究的重点和难点,其中路由协议设计是节点高效通信的重要环节,也是无线传感器网络的核心技术。
　　 本文重点介绍两种路由协议,一种是平面路由协议,考虑了能量和时延两方面,另一种是分层路由协议,是对LEACH协议的改进。具体内容如下:
　　 第1章绪论介绍了一些网络图论知识和无线传感器网络的体系结构、特点及应用。
　　 第2章简述了本论文的研究背景和意义,以及研究现状,同时描述了无线传感器网络路由协议设计的要求和面临的技术挑战,介绍了路由协议的分类,从路由机制和优缺点三方面详细分析了几种典型的路由协议。
　　 第3章从能量优化和减少时延两方面着手,提出一种平面路由模型。通过调节参数来调节能量和时延的权重,满足实际的应用要求,运用动态规划的方法找到该优化路径。以数值算例对算法加以说明。
　　 第4章通过对LEACH协议的分析,总结其存在的缺点,在数据传输方面对其做了改进。基于网络图论中的转化方法,把簇首分裂,融合簇首剩余能量和簇首间传输所需的能耗费用两方面因素,提出了一种簇首能耗平衡的多跳路由算法。通过仿真说明网络时间比LEACH协议长。
　　 第5章对本文己完成的研究工作进行总结和归纳,并指出无线传感器网络路由协议中的可以继续研究的内容和方向。