一种基于多波束转换天线的WSNs跨层集成协议.pdf

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1、2015年第34卷第12期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)121DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)12--0121-03一种基于多波束转换天线的WSNs跨层集成协议王辛迪，韩江洪一，石雷’(1．合肥工业大学计算机与信息学院，合肥230009；2．安全关键工业测控技术教育部工程研究中心，安徽合肥230009)摘要：针对无线传感器网络中(WSNs)随Sink节点位置移动带来的网络连通、能耗等问题，提出一种采用多波束转换天线的跨层集成协议(IMRPSB)，协议充分利用了多波

2、束转换天线优势，并将MAC层与路由层层间融合。利用移动Sink节点场景模型进行仿真，结果表明：IMRPSB在保证网络连通性的同时，提高了网络的寿命，增强了网络性能。关键词：无线传感器网络；协议融合；多波束转换天线；移动Sink中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)12-0121-03Across·layerintegratedprotocolforWSNsbasedonswitched．multi．beamantennasWANGXin．di，HANJiang．hong，SHILei(1．SchoolofCompu

3、ter&Information，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China；2．EngineeringResearchCenterofSafetyCriticalIndustryMeasurementandControlTechnology，MinistryofEducation，Hefei230009，China)Abstract：InordertosolvetheproblemssuchasconnectivityandenergyconsumptionbroughtbymobileSinknodei

4、nWSNs，across—layerintegratedprotocolMACandroutingprotocolbasedonswitched—multi—beamantennas(IMRPSB)isproposed，protocoltakesfulladvantagesofswitched—multi—beamantennas，andfusesMAClayerandroutinglayer．MobileSinknodemodelisusedtosimulatethescene，andresultsshowthatIMRPSBensuresnetwo

5、rkconnectivityandatthesametimeimprovesnetworklifetimeandstrengthenperformanceofnetwork．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；protocolfusion；switched—multi—beamantennas；mobileSink0引言集成协议(integratedMACandroutingprotocolbasedon随着天线技术的发展，针对智能天线的研究逐渐兴switched—multi—beamantennas，IMRPS

6、B)。协议充分利用天起，多波束转换天线就是其中一类。它采用定向发射模式，线的优势，完善了前期链路层控制的邻居发现和帧结构优拥有更大的通信半径并减少系统干扰，提高频谱利用化，增加了拓扑控制过程，适应移动Sink节点并制定相率。应的路由机制，达到减轻协议负载、提升了网络寿命的目的。现有研究中，文献[3]深度总结了MAC层和路由层协1节点模型和场景模型议研究现状，凸显了定向发射模式下的优势。KulkarniS在1．1多波束转换天线节点模型文献[4]中提出了将MAC和路由跨层融合的AIMRP协议，多波束转换天线一般由多个窄波束天线构成，天线具由Sink节点对场

7、景模型层次性划分进而进行路由选择。有数目固定、方向可预指定的特点，每个窄波束天线由于张文献[5]介绍在移动自组网下的经典路由算法和定向天线角较小，可以获得较大的增益。多波束转换天线根据算法模型引起的路由问题。文献[6]通过区域划分的方式，利选择某一特定方向，在天线阵列中只打开相应方向的一个用智能天线作出有效的路由规划。窄波束天线并且关闭其他天线阵列扇区。本文针对无线传感器网络(wirelesssensornetworks，根据文献[8]，节点射频能耗为，电路能耗为E⋯，WSNs)移动Sink节点情况下，基于多波束转换天线的跨层发送能耗，接收能耗E，且d

8、。，d分别为全向发射天线收稿日期：2015-04-05基金项目：国家自然科学基金资助项目(61