[本文摘要]

针对查询驱动的移动Sink无线传感器网络，基于IEEE 802.15.4标准，提出了一个联合簇树组网和移动路由的跨层协议设计方案。以能耗、网络连通度、负载均衡和子树深度等指标为评价因子，在多目标优化模型下定义了一个拓扑综合评价函数，构建稳定的最优簇树网络结构；改进了IEEE 802.15.4 MAC中基于信标帧调度的分布式睡眠同步算法，维护较低占空比下的网络同步与拓扑修正；利用拓扑形成过程中依“最早信标帧”、“最好链路”、“最小层次”3种准则确立的父子关系，建立移动Sink与N-Hop范围内节点的双向路由路径。最终将上述MAC层的拓扑控制方案与网络层的查询路由方法完整实现于TinyOS协议栈中。实验结果表明，评价函数能够有效地反映组网质量，N-Hop后验式路由结合睡眠同步机制，在“最好链路”拓扑下表现出较高的能量效率。