一种融合MAC和路由的无线传感器网络跨层设计节能协议.docVIP

一种融合MAC和路由的无线传感器网络跨层设计节能协议 陈伟，程良伦 （广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006） 摘要：融合MAC和路由功能的跨层协议设计方案是高效的无线传感器网络协议的重要解决思路。在深入研究AIMRP协议的基础上，提出一种增强型的协议E-AIMRP。它针对事件检测与快速报告型应用，跨层融合设计MAC和路由功能，并解决了AIMRP中由于多节点检测和报告而造成的能量浪费问题，同时扩展了AIMRP的单节点检测拓扑模型。仿真结果表明，相对于AIMRP，E-AIMRP增强了协议的扩展性，进一步提高了节能效率和减少时延。 关键词：无线传感器网络，跨层设计，能量高效，E-AIMRP A Cross Layer Energy-Efficient Protocol for Wirelesses Sensor Networks with MAC and Routing integrated CHEN Wei, CHENG Liang-Lun (Faculty of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006) 【Abstract】Cross layer mechanisms with MAC and routing integrated is an important solution for wireless sensor networks(WSN) protocols. This paper studied AIMRP in-depth and proposed an enhanced AIMRP protocol E-AIMRP. Designing for the event detect applications ,it integrate MAC and Routing with Cross Layer mechanisms, furthermore it solved the problems in AIMRP of low energy efficient resulting from the multi-node event detecting and reports, and enhance the topology. The simulation results show that E-AIMRP outperforms AIMRP for energy efficiency and time delay in the event-detection applications. 【Key words】wireless sensor networks, cross layer design, energy efficient, E-AIMRP 1 引言 无线传感器网络(wireless sensor networks，WSN)是一种特殊的无线多跳分布式网络，它不需要固定网络的支持，具有快速组网、休眠节能、抗毁性强等特点。WSN相对于传统的无线网络，有明显的资源吝惜和动态变化的特点，对其通信协议提出了特别的要求[1]。因此，使用一般性办法来设计的无线传感器网络协议通常不能利用应用特性的优点，从而使协议达到最优，并且这种一般性的协议有时在特定的应用中可能不适用。 现在大多数的WSN应用可以分为以下四中类型[2](1)事件检测与报告。(2)监控与周期报告。(3)目标检测与追踪。(4)上面三种的混合型。本文的工作主要是针对第一种类型的应用，即事件检测和快速报告。这种类型的应用具有四个比较重要特点(1)长时间处于不活动状态直到某一兴趣时间被检测到。(2)一旦事件被检测到，要求快速汇报给汇集节点。(3)事件汇报数据中通常需求有事件发生的位置信息。(4)多对单的通信模型。因此设计这类无线传感器网络应用的协议时，必须满足时延、位置需求，同时具备最小的能耗。 在传统的通信网络中，对模块化和互操作性的需求导致了层次参考模型协议的出现。然而，对于WSNs，满足应用的特定需求和能量有效是最重要的。因此，当我们想有效地减少协议负载和减轻协议栈时，对协议的跨层操作和融合将成为我们的重要解决思路[4]。 1.AIMRP协议分析 1.1 AIMRP的应用模型和特点 基金项目：国家自然科学基金（No，广东省自然科学基金（NoNo.8351009001000002，No.2009A080207008）作者简介：陈伟（1983-），男，硕士研究生，主要研究方向为无线传感器网络、嵌入式系统；程良伦（1965-），男，教授，博士生导师，主要研究方向为网络控制与系统，网络与信息化控制，嵌入式智能系统。 E-m