无线传感器网络路由技术研究

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1、武汉理工大学博士学位论文无线传感器网络路由技术研究姓名：龚本灿申请学位级别：博士专业：计算机应用技术指导教师：李腊元20090901表明网络中寻找一条满足两个或者两个以上约束条件的路径是NP完全问题；并且无线传感器网络具有链路带宽低、节点能量有限、处理能力差、拓扑变化频繁等许多特点，使得在复杂环境中提供QoS保证非常困难。蚁群算法在求解复杂优化问题方面存在一定的优势，它具有正反馈、分布式计算和贪婪的启发式搜索等特征，特别适合于解决无线传感器网络QoS路由问题。本文提出了一种基于蚁群算法的按需驱动的QoS路由协议(ACQR)，采用前向蚂蚁寻找

2、从源节点到汇聚节点的路径，采用后向蚂蚁对路径上的信息素进行更新。协议同时提供了三种路由服务功能，即音视频流服务、异常报警服务和普通信息服务；并根据每一类服务的特点，设计了相应的状态转移规则和信息素更新规则。仿真实验表明：该协议能确保所生成的路径满足QoS要求。3)一种基于地理位置的无线传感器网络多播路由协议无线传感器网络中存在大量点到多点的通信需求，在此情况下多播是一种有效的通信手段，能够最大限度地节省网络带宽、降低能量消耗。多播路由协议的核心是建立一棵费用最小的多播树，即Steiner树，它是一个NP完全问题。现有的启发式算法存在以下主要

3、问题：(1)需要网络的全局信息，这在大型无线传感器网络中是不现实的；(2)计算的时间和空间复杂度大，难以在普通传感器节点上实现；(3)依靠预先建立的路径，通信开销大。本文提出了一种基于地理位置的无线传感器网络多播路由协议(GMI冲)，它采用面向连接和面向无连接相结合的方式进行数据传输，并用GG(GabrielGraph)算法来解决“路由空洞’’问题。其核心思想是：源节点发送探测包，探测包携带了所有的目的地址和数据，按记分牌算法选择路径，并在传输过程中在各中间节点建立多播路由表；后续数据包采用面向连接的方式，沿已建立的多播路径传输。该协议不需

4、要预先建立路径，计算简单，通信开销小。仿真实验表明：GMRP在能量消耗、跳数和时延方面优于LGS和PBM。本文得到国家自然科学基金项目(60672137、90304018)、教育部博士点基金项目(20060497015)、教育部新世纪优秀人才支持计划(NCElL08—0806)、国家软件开发环境重点实验室开放课题(SKLSDE．2009KF-2—02)和武汉市重点科技攻关项目(20041001001)的资助。关键词：无线传感器网络，路由协议，分簇路由，QoS路由，多播路由IlAbstractWirelesssensornetwork(WSN

5、)isaself-organizingnetworkwhichiscomposedofalargenumberoflow-cost，low-powertinysensornodes．ThesesensorsCallbeusedformonitoring,sensing，collectingtheenvironmentinformationinoverlayareaandtransferringtheprocesseddatatoBSerS．WSNhasmanyfeaturesincludingflexibledeployment，goods

6、calability,highreliabilityandlowcost．ItCanbeusedinawiderangeofpotentialapplications，suchasnationalsecurity，environmentalmonitoring,disasterrelief,andcommerceapplications，etc．Bothacademiaandindustryareveryinterestedinit．Routingprotocoltakeschargeofperhoptransmissionofdatafr

7、omsensorsnodestosink，whichisoneofkeytechnologiesofWSNandhassignificantimpactonthenetworkperformance．Sensornodesareoperatedbybatterypower，andhaveverylimitedcomputationability，limitedmemoryandlimitedbandwidth，whichbringatremendouschallengetodesignofroutingprotocols．Mostexist

8、entandmatureroutingtechnologiesarenotsuitableforWSN，andspecialroutingprotocolsneedtobedes