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负责计算最优路径和转发数据的无线传感器网络路由协议在整个无线传感网体系中起着关键的作用,路由协议的好坏直接决定了网络的性能、生存期、健壮性等指标。
论文针对当前路由协议研究基于节点独立运动和基于节点剩余能量分簇的问题,结合节点的“群体运动”特征,在多汇聚节点(SINK)和SINK分动静双运动模式的应用场景中,引入了冗余控制机制和事件优先级评估机制,提出了一种基于动态通信半径和群组运动的路由算法(Dynamic Communication Radius and Group Movement)。DCRGM以节点的分布密度和剩余能量两个参数来选择群首节点和构建节点群;并且根据节点的分布密度和剩余能量来动态调整节点的通信功率、感知范围和节点群的规模,从而提高数据传输的可靠性和传输成功率,降低延迟。
论文首先介绍了无线传感网的特点及应用,在分析了无线传感网路由协议国内外研究现状及存在的主要问题基础上,给出了分层及动态策略的路由协议的工作原理、数据转发流程,并对性能进行了分析对比。详细阐述了DCRGM的基本原理和网络模型、节点群的划分、组建维护及相对汇聚节点的汇聚概率的计算和两层路由的转发策略、冗余管理机制。应用NS2仿真平台对DCRGM、LEACH和DT进行了仿真,通过数据传输成功率、平均传输延迟、平均副本数三个指标来验证三种算法的优异性。并分别在改变汇聚节点数目、节点分布密度、节点通信半径和节点存储容量四个参数的情形下,对三种算法的性能进行检验。实验结果表明:无论在哪种环境中,DCRGM在提高数据传输成功率、降低传输延迟、控制网络传输能耗三个方面都比LEACH和DT表现优异。
通过仿真实验和对比,我们得出这样一个结论:基于动态通信半径和群组运动的路由算法能够在维持较高数据传输率的情况下,有效降低数据传输延迟和控制网络传输能耗,提高网络寿命。