【摘 要】
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无线传感网通过大量传感器节点通过无线自组织的方式组成网络,将感知数据通过无线多跳方式沿传感器节点形成的路径传输到汇聚节点(也称sink节点),再由sink节点发送给控制中心
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院人工智能学院)
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无线传感网通过大量传感器节点通过无线自组织的方式组成网络,将感知数据通过无线多跳方式沿传感器节点形成的路径传输到汇聚节点(也称sink节点),再由sink节点发送给控制中心或用户。已有研究发现,静止无线传感网存在局部节点能耗过快、流量集中等热点问题,使得网络的生存时间较短。移动sink节点可以有效平衡网络中的流量分布、缓解网络中的热点问题,从而提升无线传感器网络性能。但是,sink节点的移动性会导致网络拓扑结构和数据传输路径的频繁变化,增加网络开销,影响网络的性能。本文研究采用移动sink节点的轻量级无线传感网路由协议设计与仿真。协议设计目标是提升数据包投递率、抑制网络开销和延长网络寿命。本文研究过程中,假定节点(包括传感器节点和sink节点)的位置信息未知,同时也不具备全局网络状态信息知识。在此基础上,本文设计了两种反应式无线传感网路由协议,并进行了仿真验证。本文在综述已有相关工作基础上,开展了以下主要工作:首先,设计了一种有机结合数据驱动、轨迹转发和随机游走三种策略的新型反应式路由协议TBD。在分组逐跳转发过程中,轨迹转发策略优先级最高,其次是数据驱动转发,最后是随机游走。具体来说,当数据包在网络中逐跳转发时,如果碰到有sink轨迹信息的节点,则沿轨迹向时间戳更新的方向转发;如果碰到有数据驱动相关信息的节点,则按数据驱动产生的路由表转发;否则,启动随机游走。此外,针对轨迹断裂问题,TBD采用了两跳洪泛的局部搜索以快速寻找越过断点的迂回路径。然后,以延长网络寿命为目标,设计了 TBD的节能扩展版本E-TBD。E-TBD通过考虑候选下一跳节点的剩余能量和时戳新鲜度,分别针对TBD中的轨迹转发和随机游走两种策略引入了节能机制,在此基础上,设计了能量高效的轨迹转发机制和能量高效的随机游走机制,通过平衡网络中传感器节点能耗,有效保护网络中的低能量节点,延长网络的生存时间。最后,本文开展了大量计算机仿真实验,结果显示,TBD在显著提升数据包投递率性能的同时,可以有效地把网络开销抑制在一个较低的水平上;与TBD相比,E-TBD在保持数据包投递率和控制开销性能的同时,可以显著延长网络寿命。
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