移动多sink传感器网络非树状多播路由构造与算法研究

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1、移动多Sink传感器网络非树状多播路由构造与算法研究Tree-freeBasedMulticastRoutinginSensorNetworkswithMobileSinks学科专业：计算机科学与技术研究生：杨金峰指导教师：赵增华副教授天津大学计算机科学与技术学院二零一二年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

2、与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着无线传感器网络的发展，为随

3、机移动的Sink提供有效的数据交付是无线传感器网络中的重要问题。需要传感器网络能够支持向多个随时随机移动的Sink交付数据的应用需求正在急剧增加。然而当前大部分工作主要聚焦在单个静止Sink情况下的数据交付，而对存在多个随时随机移动Sink的研究相对较少。已有的工作或者依赖节点精确地理位置信息，或者需要维护庞大的树结构，能量消耗较大并且无法提供较高的数据交付成功率。本文研究存在多个随时随机移动Sink情况下的无线传感器网络多播路由路径构造及算法设计。文章首先简述移动多Sink传感器网络路由算法研究问题与

4、现状，分析了当前基于树状结构构造的路由算法面临的问题。之后提出三种不需构建汇聚树的基于RLW（随即直线行走）模型的路径构造算法LR、XR和CR。最后通过仿真实验得出CR协议整体性能较优的结论。之后基于CR协议构造的路径，提出的三种多播路由算法SMR、PMR和FPMR算法。SMR算法原理简单，但得到的路径较长，能耗较高；PMR算法能够找到多播路由的最优解；FPMR算法针对PMR算法的时间复杂度较高的问题，提出了求解近似解的快速算法。针对Sink的移动性，文章提出了通过Sink广播序号值追踪移动Sink轨迹

5、，最终有效交付事件数据给移动Sink的方法。文章最后对PMR、FPMR算法的性能做了理论分析以及仿真实验。通过理论分析与大量仿真实验对以上算法进行性能评价。结果表明：1）路径构造：在事件数据缓存路径与查询下发路径建立时，随着直线路径条数以及直线路径间的夹角的增加，两路径相交的成功率显著提高并且很快接近100%；能耗和路径长度都会有所增加但会逐渐趋于平稳；2）多播路由算法：在事件数据向多个移动Sink交付时，随着网络密度或者Sink数量的增加，路径合并有效百分比会逐渐增加。最后在将事件数据向移动Sink交

6、付时，与已有的工作WARP进行了仿真实验的性能比较，结果显示，随着Sink移动速度的增加，查询成功率和查询能耗总体性能优于后者。关键词：无线传感器网络非树状路由数据交付多Sink随机移动ABSTRACTWiththedevelopmentofwirelessnetwork,deliveringdatatotherandommovingsinkseffectivelyistheimportantissue.Moreandmoreapplicationsneedsensornetworksoastosupp

7、ortseveralmobileSinkstocollectdataanytimeandanywhere.However,thepresentstudiesjustfocusondataretrievalofsingleandstaticSink.LittleattentionispaidonSinkwhichcouldmoveatanytimerandomly.Ifthereisany,mostofthemdependonthepreciselocationinformationofnodes,orr

8、equiretomaintainthehugetreestructure.Theyhaveeitherhighenergyconsumptionorlowdatadeliverysuccessrate.ThispaperstudiestheMulticastRoutingProbleminthemobilemulti-sinkwirelesssensornetworks.Wefirstpresentanoverviewofmulticast