基于Quorum系統(tǒng)的低鏈路時間成本路由選擇技術研究.pdf

1、隨著微電子技術和無線通信技術的不斷進步，作為物聯(lián)網核心技術的無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSN）技術在最近幾年中得到了蓬勃發(fā)展。傳感器節(jié)點通常采用紐扣電池或干電池提供能量等硬件限制，因而對于傳感器節(jié)點而言能量異常珍貴。WSN節(jié)點經常被布設在人員無法到達的惡劣環(huán)境，因而節(jié)點能量補給存在困難。如何提高全網能源利用效率、延長無線網絡的正常運行周期是WSN必須面對的難題。對于WSN的拓撲結構和路由算法優(yōu)化的

2、研究對延長無線網絡的生存時間具有重要的意義。而Quorum系統(tǒng)是一種以“冗余”設計為基礎的新型集合系統(tǒng)，研究發(fā)現將其應用到WSN能夠大幅度減少節(jié)點能量損耗、改善網絡性能。本文針對WSN能量受限和低占空比WSN中的鄰居發(fā)現時延等問題，研究了基于Quorum系統(tǒng)的WSN低延遲可靠路由選擇算法。主要創(chuàng)新工作如下：
　?。?）針對無線傳感器網絡中的能量利用效率低下、生命周期短等問題，提出一種基于偏離度的非均勻分簇多跳路由算法—DDCH。算

3、法采取基于剩余能量的簇首選舉策略，簇首節(jié)點采用非均勻分簇的方式分成大小不均等的簇；成簇階段，每個簇首節(jié)點根據節(jié)點的能量和到 sink的距離等因素計算各自大小不同的成簇半徑，普通節(jié)點從剩余能量大于平均相鄰簇首剩余能量的簇首節(jié)點中選擇最近的簇首節(jié)點并加入簇；在構建簇間路由樹時，協(xié)議提出一種利用偏離度的方式選擇候選下一跳簇首節(jié)點，然后根據成本函數選擇出最終下一跳簇首節(jié)點。在網絡一輪運行結束后根據簇首節(jié)點的剩余能量判斷是否需要重新分簇，若不需要

4、分簇，則從剩余能量低的簇結構內，從高于平均能量的成員節(jié)點中選擇距離原簇首節(jié)點最近的節(jié)點，即最接近簇中心的節(jié)點作為新簇首節(jié)點。
　?。?）在 WSN中節(jié)點采用異步低占空比技術可以極大地避免節(jié)點長時間處于工作狀態(tài)而耗費的大量能量，與此同時節(jié)點的低占空比喚醒會造成極大的端到端數據時延。針對這個問題本文設計一種基于 Quorum系統(tǒng)的異步自適應低占空比WSN低時延可靠路由算法（Optimal-Reliable delay routing

5、algorithm for low duty cycle WSN based on Quorum,ORDA），將異步占空比網絡和實際鏈路模型相結合，在異步占空比WSN中節(jié)點在不同時刻的鄰居發(fā)現延遲也是在不斷變化的。每個節(jié)點根據網絡負載選擇自身的Quorum類型，并利用Quorum特性來計算鄰居節(jié)點的重疊時隙個數；然后根據質量進一步計算出一跳范圍內鄰居節(jié)點間的成功轉發(fā)預期值，并從成功轉發(fā)預期值最大的兩個節(jié)點中選擇平均延遲最少的節(jié)點轉發(fā)數據