能量感知的无线传感器网络多路径路由算法研究

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综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术的无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,具有十分广阔的应用前景,引起了学术界和工业界的高度重视。无线传感器网络节点能源配置有限,通常情况下不进行电池更换和充电,为了提高网络生存时间,设计高效的能量受限的路由协议至关重要。而无线传感器网络与其它无线网络存在许多不同特点,因此其它无线网络中的路由协议并不能简单地移植到无线传感器网络当中来,这使得无线传感器网络中的路由设计面临诸多挑战。本文从数据传输的可靠性和能量有效性两个角度对无线传感器网络路由算法进行了探讨,主要工作体现在以下四个方面:第一,深入研究无线传感器网络区别于传统有线网络和其它无线网络的一些特点,分析传感器网络路由算法设计标准,对现有的一些传感器网络路由算法进行总结,为设计性能更好的路由算法奠定基础。第二,从多路径路由算法能够较好地提高传感器网络中数据传输的可靠性的角度考虑,在借鉴AOMDV路由算法思想的基础上,提出一种最大链路不相关的多路径路由算法MLMRA。该算法在建立链路不相关的多路径时,能够优先建立节点不相关的多路径,降低多路径之间的关联性,当路径发生中断时减小路径连锁失效的概率,提高路径的稳定性和数据传输的可靠性。第三,为了提高能量使用效率,延长传感器网络的生存时间,针对MLMRA算法的能量有效性的不足,提出能量感知多路径算法EMRA。EMRA在选择数据传输路径时,尽量避开路径中处于低能量水平的节点,同时把路径上节点的剩余能量和中间跳数作为路径选择的度量之一,实现数据传输路径的低能耗和整个网络节点的能量均衡消耗,从而有效延长网络生存时间。第四,在仿真平台TOSSIM中仿真本文提出的多路径路由算法EMRA。从能量有效性和数据传输的可靠性两个角度,网络生存时间、平均分组投递率两个方面对本文提出的算法与现有的多路径路由算法进行比较,验证了本文提出的多路径路由算法具有较高的可靠性和能量有效性。
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