无线传感器网络分层路由及三维部署问题研究

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无线传感器网络被广泛应用在军事和民事各个领域,随着应用范围的不断扩大,包含移动节点的应用逐渐增多,成为了无线通信领域的热点问题。传感器节点采用电池供电,且不易更换,使得无线传感器网络的能源使用受到限制,一直以来人们都在努力解决这个问题。所以目前无线传感器网络的问题主要集中在对移动节点的支持和网络的节能性上,解决这两个问题的关键在于路由技术与部署方法。  实现支持移动节点的路由算法和部署方案,并在保证网络性能的前提下,节约能量,延长网络生命周期是本文研究的目标。  本文主要从无线传感器网络对移动节点的支持与节能性,对路由算法与部署问题进行分析研究,提出了一种适合移动节点的分层抽象模型和分层路由算法,并把此模型与体心部署相结合,提出了分层部署的方法及其路由策略,并应用到水下传感器网络中。本文的研究成果如下:  (1)提出一种支持移动节点的能量有效路由算法——抽象分层路由算法  分析无线传感网络经典能量有效的路由算法LEACH,保留其分层思想与簇首轮换机制在节能上的优点,提出了支持移动节点的抽象分层路由算法。算法中摒弃了分簇算法中簇首与成员之间固定的对应关系,实现了无线传感器网络对移动节点的支持。能量分析和实验证明了新算法在移动性支持与能量消耗之间做出了很好的权衡,降低了占空比,延长了网络的生命周期,实现了无限传感器网络的能量均衡和动态自组织。  (2)提出一种新颖的分层体心部署模型,以及相应的节点移动算法  移动节点也是水下传感器网络覆盖补偿的有效手段之一。将抽象分层模型应用于水下传感器网络,并结合体心部署提出了适合水下混合传感器网络的分层体心部署方案,以及相应的节点移动算法。借助重力、水流等外力作用来帮助节点的移动,达到节能的目的是此策略的另一个特点。经过实例分析,本文提出的方案对节点的失效补偿,对节约能耗都是显著有效的。  (3)提出静态分层-动态分簇路由算法  这是基于水下传感器网络分层体心部署的路由策略,能量分析验证了静态分层-动态分簇算法的能量有效性。
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