传感器网络作为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首,具有巨大的应用价值。以“数据为中心”的传感器网络只具有有限的计算能力、有限的存储能力、有限的无线通信能力和有限的电源供应能力,如何在这样有限的资源环境下获取尽可能多的、有效的感知对象的特征信息,并传输到用户节点进行处理,是目前研究的重点问题,这些问题都可以归结为传感器网络的路由问题。 目前对于传感器网络的路由问题的研究仍没有有效的开展和实质性的进展,并且国内外很多的学者仍然认为传感器网络是当前无线通信技术在传感领域中的一种延续,如将Ad hoc网络作底层支持、直接移植当前网络体系结构等,这些无法也不能从根本上对传感器网络路由问题进行有效的解决和指导。 传感器网络作为一种复杂网络,必然具有复杂网络的特征。为此文中通过统计研究Skitter项目的Internet复杂网络巨量数据的特征和规律,假设并证明了传感器网络是一种复杂网络的结构,并具有无尺度网络特征。 针对传感器网络的动态拓扑性和有限资源环境等特征,在参考OSI七层模型和TCP/IP协议簇的基础上,提出了一种约简网络次要功能、具有信融功能的传感器专用的五层体系结构。该体系结构的设计是以节约能耗为前提,并以高冗余度的作为设计策略以保证不可靠环境下的有效特征功能。该体系结构能够支持感知并适应动态的网络拓扑改变,并在此基础上实现路由协议的自适应性和可扩展性。 作为复杂网络的传感器网络,其拓扑结构所要研究的问题主要集中在传感器网络的传播行为(传播效率、传播代价)等方面,为此文中通过模型仿真的方法对不同类型拓扑结构的传感器网络的传播行为进行了研究,研究结果表明无尺度类型的拓扑结构具有最优的传播效率和最低的传播代价,并且通过减少初始节点或提高幂律分布的幂指数可以进一步提高网络的传播效率。 在分析和研究复杂网络特征和规律的基础上,文中提出了一种基于无尺度特征的传感器网络无尺度路由协议,该协议可以实现自组创建并动态调整网络的无尺度网络拓扑结构,并在该拓扑结构的上层构成虚拟骨干网,支撑整个网络的数据传输。为提高数据的冗余可靠性,采用了多路径路由的设计原则。同时协议结合了信融的概念,各骨干节点把收到的冗余互补数据遵循“先融合后转发”的原则,可有效获得被感知对象的确知信息,大大降低了网络的传播代价,提高了网