基于WSN的移动路由算法研究

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在无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)中引入移动sink节点不仅可以改变网络中的流量分布,还可以平衡网络中带宽资源和能量消耗,从而延长网络的生存时间并提高网络的灵活性。移动sink无线传感网络(Mobile Sink Wireless Sensor Network,MSWSN)中的sink节点处于移动状态,所以传统的路由算法无法满足其要求,需要设计一种移动路由算法。该算法实现在传感器节点和移动sink节点间建立高效传输路径,其性能直接影响网络能量效率以及传输性能。因此,设计基于移动sink节点的路由算法是MSWSN中的一个关键问题。  本文首先对现有的移动sink路由算法在理论上进行归纳和总结,并通过仿真分析,发现存在能量消耗不均匀、网络成本大等问题。针对这些不足,本文提出了一种移动sink节点的节能路由(Mobile Sink Energy-Efficient Routing Algorithm,MSEERP)。该路由算法综合考虑了监测区域的大小和节点的地理位置将网络划分为若干个大小相等的簇,根据节点的加权和选举簇头,移动sink节点采用可控制移动策略在网络中移动。本文分析研究了基于移动中继节点的WSN路由算法,发现在网络中引入一个移动中继节点,可以有效的延长网络的生存时间,所以本文在MSEERP算法的基础上又引入了一个移动中继节点,提出了一种带移动中继的WSN节能移动路由算法(Energy-efficient Mobile Routing Algorithmin Wireless Sensor Networkthrough Mobile Relays,MREEMRP)。移动中继节点主要服务于数据传输量大的区域,在所经过的传感器节点期间,代替其执行数据转发任务。该算法适用于水环境无线传感监测网,可以有效解决水环境局部污染数据传输量大等问题。  最后,利用网络仿真工具NS2(Network Simulation Version 2)对本文设计的路由算法MSEERP和MREEMRP进行了仿真,并对两者进行了分析比较。仿真结果表明MSEERP算法能够有效的延长节点的存活时间、均衡整个网络的能耗、扩展性好,适合较大规模的监测网络。MREEMRP算法可以有效地减轻节点的转发负担,减少节点的能量消耗,从而延长整个网络的生存时间,更适用于水环境无线传感监测网。
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