能量捕获无线传感网三维地理路由方案

发布时间：2020-07-23 12:54

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由若干个传感器节点组成的无线多跳网络,它是物联网的重要组成部分。在传统的传感器网络中,节点可用的电池容量很有限,需要频繁更换节点的电池,这给WSN的大规模应用带来困难。能量捕获无线传感器网络(Energy Harvesting Wireless Sensor Network,EH-WSN)提供了一种有效突破能量供应瓶颈的方案。与传统的WSN相同,如何将数据稳定高效地从源节点传输到目的节点是EH-WSN的主要任务。本文研究三维EH-WSN的路由策略,主要的研究工作与创新总结如下:1.利用能量捕获技术可以给传感器节点补充电能达到延长WSN节点工作时间和网络生命周期的特点,提出适用于EH-WSN的三维地理机会路由(Three-dimensional Geographic Opportunistic Routing,TDGOR)。TDGOR将传感器网络空间划分为多个立方体区域,先在最大通信半径内的路由候选域中选定其中一个作为转发区域,再结合转发区域内候选节点的剩余能量和历史传递成功率,产生一个转发节点。在生成转发节点之后,再从所生成的转发节点所在域的相邻接候选域中产生下一跳转发节点。重复下去直到目的域的信宿节点。同时,本文提出了路由空洞应对算法。仿真结果表明,与传统无线传感网的机会路由算法OR,EAOR相比,TDGOR有更高的数据传输成功率和吞吐率,它较好地平衡了各节点之间的能耗,并降低了数据从端到端的平均时延。2.对TDGOR中涉及的参数设定不同值进行仿真,比较参数值比例不同对TDGOR路由性能产生的影响,例如数据包到达率、端到端平均时延、网络节点能量消耗的均衡性等。最后得到一组较优的参数值。在优化参数值的基础上,根据TDGOR应用于不同场景的性能不足,对之进行改进,提出改进算法TDGOR-P。同时建立了一种关于转发域的可用节点队列缓存机制,使用指派节点的方式减少了频繁使用控制包带来的开销。仿真结果表明,对于持续发送数据时间较长的情况,TDGOR-P相比TDGOR有着更长的网络生命周期,保持较高的数据包发送成功率,更好地维持了传感器网络的能耗均衡性。另外,在节点数量较大密度较高的情况下,TDGOR-P相比TDGOR有更高的数据包传递成功率和更均衡的节点能耗。本文所提出的TDGOR和TDGOR-P路由方案,在延长网络生命周期,增加网络吞吐量,降低数据端到端的平均时延与均衡节点能耗上有着重要的理论及应用价值。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【图文】：

图 4-6 数据包累计成功发送数与累计发送时间的关系igure 4-6. The impact of packet transmission time on the successful deliv-6 表示的在传感器网络持续工作相同时间的情况下，两种路由的数据包数量。从柱状图的增长趋势上看，TDGOR-P 算法在累

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本文编号：2767347