大规模无线传感器网络qos路由策略研究

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1、硕士学位论文第一章绪论足服务质量(QualityofService，简称QoS)要求。本文针对野外大量部署传感器节点的通信质量要求，研究无线传感器网络的QoS路由问题，改善网络的路由能力，使其能够提供高效可靠的数据传输服务。1．2无线传感器网络结构及特点无线传感器网络通常由传感器节点、汇聚点、远程监控设备等组成(如图1．1所示)，汇聚点(Sink)XN基站(BaseStation)，它可以是一个传感器节点，也可以是其他兼容传感器节点相同通信协议的设备，根据不同的应用需要，网络中可存在一个或多个汇聚点。传感数据在传递

2、到汇聚点后可以通过无线或有线的方式传给远程监控设备，远程监控设备也可以通过汇聚点下达查询、更改参数等指令到指定的传感器节点。感知区域图1．1无线传感器网络结构无线传感器网络是一种综合了分布式信息处理技术、传感器技术、无线通信技术、嵌入式软件技术和微电子技术于一体的网络，它具有如下特点：1】节点硬件资源有限。由于传感器节点是由硬币大小的微电子芯片和集成电路构成，其片上的内存大小、处理器速度等受到限制，难以处理复杂的计算，也不能存储过多数据，只能进行一些简单的操作。21网络带宽有限。与有线传输不同，无线传感器网络的带宽

3、资源非常有限，再加上节点电源的功率受到限制，很难进行大数据量的传输，相邻节点之间的传输速率最多只有几百干位每秒，与有线传输在相距几千米仍可达到几十兆甚至上千兆字节的通信能力相比有很大区别。31节点发送功率小，单跳传输距离有限。传感器节点通常由电池等直流电源供电，功率的限制意味着节点的无线通信距离不可能很远，单跳距离只能达到几十米，在有明显遮挡的环境中更小。这就意味着距离超出单跳通信范围的节点之问只能借助中间节点传递信息，称为多跳通信，也就是路由。2硕士学位论文第一章绪论4)无人值守，节点有寿命期限。由于传感器节点体

4、积小、价格便宜，所以能够大量、灵活地部署在人们难以到达或者很少到达的区域，在这样的区域难以对节点进行人工干预，当节点能量耗尽时，节点将自动作废，这可能导致网络出现空洞。与此同时，也可以加入新的节点填补空缺。5)自组织。与传统互联网“服务器．主机”的拓扑结构不同，无线传感器网络没有统一的服务器提供地址分配、路由选择等数据服务。尽管可以设置某个节点作为簇首，然后由簇首分配本簇内的地址，但鉴于传感器节点庞大的规模和特殊的应用场景，目前仍无令人满意的网络地址分配策略。故一般情况下，大规模无线传感器网络采用对等的网状拓扑结构

5、，节点之间通过自组织和适当的路由策略相互传递信息。1．3国内外研究现状近几年来，无线传感器网络技术在国内外受到越来越多的重视，每年都会召开多次有关该领域的国际会议，如InternationalConferenceonAdvancedCommunicationTechnology(ICACT)和IEEEIntematonalConferenceonWirelessCommunications，NetworkingandMobileComputing(WiCOM)等。从事该领域研究的科技工作者也越来越多，：芷硬件基础、

6、仿真模型、路由算法、协议分析改进【26。291等方面开展了大量工作。1．3．1国外研究现状2003年，IEEE标准工作组802．15．4发布了无线低速率个人局域网(Low．RateWirelessPersonalAreaNetworks，简称LR．WPANS)的介质访问控制和物理层协议规范，通常称为“IEEE802．15．4协议”，这是无线传感器网络的第一个正式的国际标准[30】。后来由国际芯片和通信厂商一起组成的ZigBee联盟在IEEE802．15．4基础上添加了网络层和应用层协议，形成了目前无线传感器网络开发

7、者广为使用的Zig,Beet31-32】协议，它主要面向工业、医疗和科学领域，具有一定的QoS路由能力。另外，由美国仪器仪表办会(ISA)下属的自动化标准委员会(TheAutomationStandardsComplianceInstitutel制定的ISAl00．11a标准，以及HART通信基金会(HARTCommunicationFoundation)$0订的WirelessHART，都是基于IEEE802，15．4制订的针对工业应用的标准【33】。随着国际著名芯片厂商TI和ATMEL推出了符合IEEE802．

8、15．4规范的芯片，如CC2430、MSP430芯片等【34】，研究者使用芯片设计了适用于不同应用场合的无线传感器节点并搭建网络系统。如文献【35]设计了一种家庭远程遥控的基础架构，文献[36】使用z，．gBee节点设计了变电站电能装置健康检测系统，文献[37]基于ZigBee节点设计了实时跟踪检测病人的系统等等。除了民间研究机构的参与，美国国防高级研究计划