● 摘要
无线多媒体传感器网络（WMSN）主要有自行组织、数据中心、资源局限、安全性差、应用相关等特征，目前已广泛应用于军事、工业、农业、交通、医疗、环保、防灾等领域。WMSN硬件技术现正发生着天翻地覆的革新式变化，这主要表现在传感模块智能化、数据存储扩容化、能量供应补充化、节点价格低廉化、网络节点规模化等发展趋势上。在WMSN的广泛应用驱使下，网络本身的特殊性及其发展趋势已使得为其开发专用的网络通信协议和路由算法成为研究热点。特别地，多媒体数据流传输所需要的网络带宽、传输时延、传输可靠性等网络性能给WMSN研究提出了很大的挑战。
在传统无线传感器网络的某些应用中，路由算法的能量有效性往往比找到最短路径更为重要。但是，对WMSN而言，选择最短路径进行数据传输有利于缩短数据传输时延和从网络整体能量消耗的角度节省能量资源，从而满足某些应用中的服务质量(QoS)需求。本文从节点能量节省和网络能量均衡消耗的角度出发，面向WMSN提出一种节点自适应能量敏感路由算法（AELAR）。我们设计的路由算法能达到以下目的：在保证能量均衡消耗的同时尽可能地寻找最短路径，即该算法能够在均衡消耗网络节点能量的同时，找到尽可能短的路径进行数据传输。
为提高WMSN网络的能量有效性和缩短数据传输时延,本文主要完成了以下工作：
（1）本文对WMSN的网络模型进行了概述性地介绍，包括网络节点的无线通信模型、协议研究中用到的模型假设以及网络模型定义等；
（2）针对WMSN中传感器节点所采集的数据具有较大相关性，以及WMSN中多节点协同完成相同监测任务的特点，本文提出了形成抽象数据源的多媒体监测数据前期处理方案。该方案不仅基于数据融合节省了多媒体数据传输时网络消耗的能量，而且简化了异构的无线多媒体传感器网络布局，为后文的路由设计提供了便利。
（3）为实现对数据中转节点的路径请求域进行合理划分，本文在节点虚拟直角坐标系的基础上定义了具有节点自适应能力的椭圆路径请求域。节点椭圆路径请求域的自适应能力，指节点能够根据其实际所处的地理位置动态调整路径请求域的大小，从而选择不同数目的邻居节点作为路由下一跳的候选节点。
（4）为了让数据中转节点在其椭圆路径请求域内选择较优的邻居节点作为路由下一跳，本文为节点设计了综合考虑其邻居节点地理位置、剩余能量以及能量消耗状况的邻居评价函数。邻居评价函数中所采用的距离因子和能量因子同样是节点自适应的，即节点能够根据自己的实际地理位置选择不同的能量和距离权重，从而在保证网络能量均衡消耗的同时尽可能地缩短数据传输路径。另外，节点邻居评价函数中引入的对数函数不仅可以扩大邻居节点的能量差距，还可以实现对其邻居节点的能量消耗状况具有较强的敏锐感知能力。
（5）在抽象数据源、椭圆路径请求域和邻居评价函数的基础上，本文提出了AELAR的路由发现算法和路由恢复机制。路由发现过程中，算法对源节点和非源节点进行了不同的路径请求域处理，以防源节点找不到路由下一跳而影响数据的成功传输。在路由恢复机制中，本文利用失效节点同侧优先的绕行策略进行路径的再探测，避免数据从源节点的重复发送而延长传输时延，同时还可以避免因数据丢包带来的能量浪费。
?（6）本文最后通过计算机仿真将AELAR算法与其他经典算法进行了比较分析，证明了该算法在高密度静态无线多媒体传感器网络中传输数据的有效性。实验结果表明，本文算法在延长网络生命期、提高网络能量利用率、缩短平均路径长度、减小节点剩余能量标准差等网络性能上都表现出了较好的效果。