论文摘要：面向无线传感器网络中汇聚树路由协议研究

      无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由大量的传感器节点组成，该节点具有信息采集、存储转发、数据计算处理和无线通信能力，它们通过多跳自组织方式形成分布式网络系统。WSNs应用涉及的领域非常普遍，如军事国防、环境监测、生物医疗、抢险救灾以及商业应用等，因此吸引着众多国内外学者从事该领域的研究。因为WSNs中的节点能量有限、存储容量固定等自身特点受限，所以最大化网络能量均衡、保障数据传输可靠性、高效率传输为前提的路由研究已成为WSNs研究的热点。但考虑到网络生命周期、时延性、可靠性、能量均衡等多约束条件的路由协议设计已被证明是NP-Hard问题。如何最大化接近最优值对WSNs有着重要的理论和实际研究意义。

       路由协议主要作用是负责路由的发现和维护，确保网络中的数据包能够实时地、有效地从采集节点以一跳或多跳方式发送到汇聚节点。然而它的设计好坏将直接影响到网络的生命周期、可靠性、时延性、丢包率等。因此，设计一种高效的路由协议对WSNs显得非常重要。

       本文研究的内容主要有以下几点：

     （1）对WSNs及其路由协议研究现状进行了综述，并介绍了WSNs的体系结构、软件协议栈、关键问题等。之后详细介绍WSNs路由协议的基本概念、路由协议具有的特点、路由协议设计要求和分类，并介绍了七种典型的路由协议，从是否具有节能性、数据融合、可扩展性、健壮性、支持服务质量等几个方面进行了分析比较。

     （2）简要的描述了汇聚树协议，分析了目前学者提出的改进协议具有哪些缺点，之后本文提出改进后的I-CTP协议, 该协议通过传输期望值指明路由包和数据包传输路径，并在传输过程中考虑下一跳邻居节点的剩余能量以实现动态网络能耗均衡。经过仿真实验表明，改进后的I-CTP协议能减少传输时延，提高网络能量均衡，延长网络寿命。

     （3）为了使数据包在传输过程中满足一定的可靠性，引入可靠性因素，在满足可靠性前提下进一步分析路由帧的数据包和数据帧的数据包结构，引入传输时延ATT。进而设计出QRE-CTP路由协议，该协议在确保可靠性前提下，满足最小传输时延，进而考虑节点的剩余能量。本协议在确定下一跳路径中综合考虑了链路质量值、传输时延和节点剩余能量三种影响因素，有效的降低网络丢包率和传输时延，提高了网络生命周期。

关键词: 无线传感器网络，路由协议，网络寿命，传输时延，丢包率

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