體域無線傳感器網(wǎng)絡路由算法研究

發(fā)布時間：2020-08-22 11:24

【摘要】：因為體域無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Body Area Sensor Network,WBASN)在醫(yī)療場景的良好適用性,對WBASN的研究逐漸成為一大熱點。作為無線傳感器網(wǎng)絡的支撐技術(shù),路由協(xié)議在WBASN的實現(xiàn)和應用過程中起著至關(guān)重要的作用。在大量WBASN路由算法研究中,保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸和延長系統(tǒng)的使用壽命兩者是算法的核心。WBASN節(jié)點的能耗速度不同容易造成某一節(jié)點率先耗盡能量而死亡,通信信道的不確定性容易導致通信中斷問題。為此,本文提出了一種基于中繼節(jié)點選擇函數(shù)的路由算法,并且設(shè)計了中斷處理過程應對通信中斷。本文的研究工作主要包括以下幾個方面:(1)介紹了WBASN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),包括傳感器節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)和能耗計算;總結(jié)了WBASN相關(guān)的通信標準、信道模型和路由模型,這是本文設(shè)計路由方案和建立仿真模型的基礎(chǔ);介紹了幾種WBASN路由算法,包括CLDO、EERP和JRP算法,總結(jié)了這三種算法的核心思想,分析了它們的優(yōu)缺點,它們使用中繼方式來進行數(shù)據(jù)傳輸,設(shè)計了各不相同的中繼選擇方式,但是沒有設(shè)計有效的措施應對通信中斷問題。(2)分析了在WBASN中獨特的節(jié)點通信中斷問題,介紹了路由算法相關(guān)基礎(chǔ),提出了RSIP算法,算法的目標是延長系統(tǒng)壽命、確�？煽康臄�(shù)據(jù)傳輸并有效處理中斷問題。RSIP算法建立了一個中繼選擇函數(shù),選擇剩余能量較高,具有更好通信質(zhì)量的節(jié)點作為中繼節(jié)點以平均每個節(jié)點的能耗,并盡可能地減輕連接中斷問題。RSIP算法通過存儲數(shù)據(jù),延遲后再轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),超時則執(zhí)行數(shù)據(jù)壓縮手段以及尋找更可靠的中繼節(jié)點來解決連接中斷問題。(3)建立仿真模型,驗證RSIP算法的可行性,評估其性能。本文使用MATLAB仿真軟件對RSIP算法進行仿真,并通過與CLDO、EERP和JRP算法進行對比,對RSIP算法的性能進行分析和評價。仿真結(jié)果表明:RSIP算法在網(wǎng)絡的系統(tǒng)壽命和網(wǎng)絡總吞吐率方面都優(yōu)于CLDO、EERP和JRP算法。就網(wǎng)絡生命周期而言,與CLDO、EERP和JRP算法相比,RSIP算法可以將網(wǎng)絡壽命延長大約12.4%,20.8%和35.5%。RSIP算法有效減少了節(jié)點通信中斷帶來的損害。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【圖文】：