基于节点位置信息的无线传感器网络节能路由技术研究

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1、基于节南京邮电大学通信与信息工程学院。●k≯蠡罐≯狯岁一≥Technologycationsgmeermg一NanjingUniVersityofPostsandTelecommunications2010．12南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我～同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

2、已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：∑翌硅．日期：南京邮电大学学位论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权南京邮电大学研究生部办理。研究生签名：∑翌盐导师签名：杰熏同期：201Q二!圣二2鱼本论文得到以下基金项目资助一1．国家高技术研究

3、发展计划(863计划)“基于联盟博弈认知模型的动态频谱接入技术研究”，编号2009AA012241；2．江苏省高校自然科学重大基础项目‘‘基于环境感知的异构无线Mesh网络体系结构及关键技术研究”，编号06KJA5100l；e南京邮电人学博士研究生摘要作为一种新兴的自组织无线网络，无线传感器网络WSN(WirelessSensorNet、Ⅳorks)集信号检测、处理和通信于一身，以其无需基础设施、稠密随机部署节点、短距离广播通信、自组织、多跳路由、协作等特点，在诸多领域有着广阔的应用前景。然而，WSN节点体积微小、

4、发射功率小、能量有限(一般采用电池供电)，节点需要通过自组织多跳路由转发数据，节点除了完成信息采集和处理任务外，还要承担其它节点的数据路由任务。因此，如何有效地利用有限的能量、降低WSN节点能耗，是设计实现wSN路由的首要问题之一，也是国内外研究人员持续关注的热点问题。本文在假设节点己知位置信息的基础上，研究基于节点位置信息的WSN节能路由技术，重点分析算法在能量有效性和网络生存时间上的性能，通过减少数据转发次数和数据包冲突次数有效地解决WSN能量问题。本文主要内容和创新如下：第一，详细介绍了WSN特点、应用和研究

5、现状；深入研究了WSN数据收集模型、能量消耗模型、跨层设计和数据融合技术；重点分析了WSN路由特点、实现技术、存在的问题，以及研究意义。第二，从选取数据转发节点角度，研究了基于节点位置信息的节能路由算法。。重点研究利用节点之间的位置信息选取数据转发节点的策略，通过分析距离和角度“算的四种组合情况，设计了四种地理位置路由GR(GeographicRouting)算法，并通过NS一2仿真验证，分析比较了四种GR算法与定向扩散DD(DirectedDi觚sion)路由算法在数据转发节点数、数据转发次数、数据包冲突次数、数

6、据冗余量和网络能耗上的性能。在此基础上，提出了两种路由算法：一是采用正六边形结构覆盖WSN监测区域的基于位置信息的RABL(RomingAlgorithmBasedonLocation)算法，与DD、Activecast和泛洪路由算法相比，RABL算法减少了网络能耗；二是采用环形结构覆盖wSN监测区域的基于传输半径倍数的交替路由ARBTRM(A1temantRoutingBasedonnansportRadiusMultiple)算法，与BPS(0ptimizedBroadcastProtocolforSensor

7、Ne帆orks)算法相比，ARBTI洲算法有效地提高了能量有效性、延长了网络生存时间。．第三，从分簇角度，研究了基于节点位置信息的分簇节能路由算法。分簇网络结构具有良好的网络扩展性，便于能量管理、负载均衡、资源分配等特点，成为解．决WSN能量问题的主要方法之一。本文采用正六边形结构覆盖网络区域，提出～种南京邮电大学博士研究生学位论文摘要位置感知分簇路由LACR(LocationA愀鹏ClusteringRouting)算法，算法引入角度比和距离比两个参数，使得节点自主决定是否作为簇头，并根据位置信息选取簇成员节点。

8、与GAF(GcographicAd印tiVeFidelity)和LEACH(Low-Ene唱yAd印tiVeCluSteringHierarchy)算法相比，LAcR算法不仅有效地提高了能量有效性、均衡了节点能量消耗、延长了网络生存时间，而且实现简单、控制开销小。第四，从协作通信角度，研究了基于节点位置信息的协作路由算法。针对协作通信节点选取问题，本文提出一