WSN中基于移动基站的路由动态调整协议的研究

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无线传感器网络是由多个部署在目标区域的传感器节点,通过协作的方式监测、采集、处理目标区域的物理信息,并将监测的信息通过无线通信的方式传递到基站,广泛应用在环境保护、智能交通和智能家居等领域。通过设置移动基站可以缓解无线传感器网络中存在的热点问题。然而在数据传输过程中,网络中的节点需要知道基站的最新位置进行有效的数据传输。由于节点的能量有限,频繁的传递基站移动的最新位置信息,会大大消耗节点的能量,违背了节能的目标。因此,如何设置有效的基站移动方式以及如何在降低网络开销的情况下更新基站的最新位置信息,对无线传感器网络的研究有重要意义。针对网络中能量消耗不均衡导致的热点问题,本文提出了一种基于移动基站的路由动态调整协议,该协议主要包含自适应数据收集策略和基站移动局部位置更新策略两部分。本文主要内容如下:首先,叙述了无线传感器网络的体系结构、特征、关键技术,无线传感器网络中路由协议的特点及设计要求,并介绍了国内外关于路由协议的研究现状。其次,提出了自适应数据收集策略。本策略先将网络区域构造成均等大小的网格结构,然后在各网格中综合考虑节点的剩余能量及节点与网格质心的距离选择合适的簇头节点。根据网格与基站的相对位置可将网络大致划分为九个区域进行方向标识,当节点需要上传数据时通过查询方向标识确定与基站的相对位置,根据构造的适应度函数从邻居簇头节点中选择合适的节点进行数据的转发。在簇头重选阶段引入Sigmoid算法动态调整剩余能量阈值,实现整个网络能量均衡使用。再次,提出了基站移动局部位置更新策略。通过设置计数器且根据网络状态信息,实现基站移动轨迹的动态调整,动态调整基站的停止时间;在基站移动最新位置更新阶段,采用局部更新的策略。即基站的每次移动,只需部分网格的簇头节点参与到基站位置更新过程,节省节点能耗。最后,通过NS2仿真软件对本文提到的协议进行验证。实验结果表明:该协议能有效缓解因节点能耗不均衡导致的热点问题,延长网络生存周期。
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