无线传感器网络拓扑和路由技术的研究

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1、北京邮电大学博士学位论文无线传感器网络拓扑和路由技术的研究姓名：田乐申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：程时端20070410北京邮电大学博士论文摘要无线传感器网络是一项新兴的技术，它将集成了传感、计算、通信能力的节点组织成一个通信网络，将客观世界中的信息不断提供给人们加以分析、判断。这种网络的自适应性、抗毁性、易部署性和低成本，使得它在环境监测、医疗卫生、智能家居、军事等领域有着广泛的应用前景。在大规模部署的网络中，如何提高网络的有效工作寿命、保证网络的易用性和数据传输的有效性以提高网络的整体性

2、能是一个重要的研究课题，本文围绕这一主题展开了研究，侧重点在网络的拓扑管理、路由技术和数据传输技术。论文的主要贡献包括：(1)提出瓶颈节点的判定算法和规避措施瓶颈节点指那些由于网络随机部署的原因，而不得不成为连接两个或多个区域的孤立的节点。相对于其他节点，这类节点对网络的生存期有着更大的影响。基于实际部署的可行性，本文提出了一个新的准瓶颈节点的概念，准瓶颈节点对网络具有和瓶颈节点类似的影响，但是可以很容易地通过分布式算法找出来。通过分析和仿真，证明了准瓶颈节点对网络行为(包括能量消耗速率、丢包率)的巨大影响。

3、最后，提出了一种分布式准瓶颈节点发现算法，并提出了两种有效的解决方法来减小它们的不利影响。(2)提出针对移动sink的基于分簇的路由算法移动sink可以延长无线传感器网络的寿命，并满足一些特定应用的需求。目前针对移动sink的路由算法都需要定位算法的支持，而现北京邮电大学博士论文摘要有的定位算法或太昂贵，或精度不足以支持路由算法的要求。本章提出了一种不依赖于节点地理位置的基于分簇的移动sink路由算法CBDD，在CBDD中，源节点和移动sink之间的通信分为簇内通信和簇间通信两部分，因为sink的移动而造成的

4、通信路径的中断被限制在簇内通信。大量仿真显示。在数据传输时延，节点平均能耗和数据成功接收率方面，CBDD的性能远远超过AODV，ITDD等现有移动路由算法．(3)分析路由空洞在贪婪转发策略中的存在概率，提出解决路由空洞的措施贪婪转发是无线传感器网络中基于地理位置的路由算法中非常重要的一种，但是该算法会遭遇到路由空洞问题。本文从理论上分析了路由空洞在规则部署和随机部署情况下的存在概率，导出了随机部署情况下随机建立的路径遭遇到路由空洞的概率，并提出了一种带有退避改进方法的贪婪转发策略。通过分析可以得出，当网络中节

5、点的平均邻居数大于10时，该策略成功建立路径的概率接近100％，足以满足无线传感器网络的需要．(4)提出了一种基于置信因子的数据分发机制无线传感器网络中节点的能量大部分用来传输数据，为减少数据的传输量，同时不增加数据包的延迟，提出了基于置信因子的数据分发概念，并设计了一种基于置信因子的发送退避策略和传输过滤器。因为置信因子由传感器节点根据所感知的数据产生，反映了数据的真实性和重要性。本算法保证了重要数据优先访问信道的权利，减少了¨北京邮电大学博士论文摘要冗余数据传输量。大量仿真证明，这种数据分发机制可以减少网

6、络能耗并降低数据的传输时延。关键词无线传感器网络网络寿命瓶颈节点移动siIflc分簇贪婪转发路由空洞置信因子111北京邮电大学博士论文AbswaetABSTRACTWirelessSellsornetwork(WSN)hasbeenanewresearchareaforsomeyears．WSNconsistsofalargeamountofwireless8ellsornodesintegratedwithsensing，computingandcommunicationmodules．ItSelVesin

7、formationfromphysicalwoddandtransmitsthemessagestotheU∞1"8．nefeaturesofself-adaptive,ruin-resistant,easydeploymentandlowcost,enableWSNtoconductmanyspecialapplications，suchasenvironmentsurveillance，medical，smallhomingandmilitaryapplication．ToextendWSN’Slifet

8、ime．ensureitseasyusageandguaranteetheeffectivenessofitsdatatransmissioniSanimportantissueforwirelesssensornetwork．Thisthesisfocusesonenergy-efficientalgorithmsandprotocols，includingtopologycontrolalgor