基于能量均衡的无线传感器网络多路径路由算法的研究

论文摘要

无线传感器网络由于能够实时处理复杂环境下指定范围内的目标检测与跟踪,具有快速部署、抗毁性强等特点而受到重视,但目前对无线传感器网络最主要的限制是节点携带的电能有限,这会导致部分节点因环境或能量耗尽而失效,从而严重影响整个网络的生存期和数据传输的有效性,因此如何在无线传感器网络能量有限的前提下高效的使用能量,延长网络的生命周期就显得尤为重要。基于以上问题,为了延长无线传感器网络的生存期,并尽可能提高传输的有效性,设计了一种基于能量均衡的无线传感器网络模型,并对该模型的结构、传输机制及组织、多路经路由算法等进行了较为深入的研究,主要研究工作及成果有以下几个方面：(1)分析了影响无线传感器网络能量均衡的主要因素,在定义能量均衡的熵的基础上,采用双层结构设计了基于能量均衡的无线传感器网络模型,该模型结构简单,易于实施,具有均衡网络节点能量的自控力。(2)对于基于能量均衡的无线传感器网络模型,从Sink集中控制、节点自组织维护和网络重构三个方面设计了基于能量均衡的无线传感器网络的传输机制及其组织处理流程。(3)在考虑了能量均衡无线传感器网络路由传输中存在的能耗不均因素的前提下,对AODV协议进行了优化,从而避免了AODV协议存在的热点和网络分隔问题,并易于恢复断链。(4)设计了一种能量均衡的无线传感器双层网络拓扑结构下的多路径路由算法,并从能耗均衡、网络生存期、路由开销以及分组平均投递率等方面对算法的可用性及有效性进行了仿真验证和分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 主要研究内容
• 1.3 论文的组织结构
• 第二章 相关理论及技术
• 2.1 WSN概述
• 2.2 路由协议及分类
• 2.3 多路径路由的特点及分类
• 2.4 信息熵概述
• 第三章 基于能量均衡WSN模型的构造
• 3.1 概述
• 3.2 能量均衡的熵定义
• 3.2.1 能耗
• 3.2.2 剩余能量
• 3.2.3 能量均衡的熵的表示
• 3.3 基于能量均衡的无线传感器网络模型
• 第四章 基于能量均衡的WSN的传输机制及组织
• 4.1 概述
• 4.2 SINK集中控制机制
• 4.2.1 以Sink为中心的全局坐标生成方案
• 4.2.2 拓扑上层分级与各级簇首均匀选取
• 4.2.3 Sink集中控制机制主要数据分组
• 4.2.4 Sink集中控制机制流程
• 4.3 节点自组织维护机制
• 4.3.1 拓扑下层各簇自组织簇首重选
• 4.3.2 簇手重选分组结构
• 4.3.3 Sink簇首重选流程
• 4.3.4 节点状态变换与时序
• 4.4 网络重构机制
• 第五章 基于能量均衡WSN的AODV协议优化
• 5.1 能耗不均因素的分析
• 5.2 AODV协议优化
• 5.2.1 路由表结构的改进
• 5.2.2 路由策略的优化
• 第六章 能量均衡WSN多路径路由算法的设计
• 6.1 概述
• 6.2 EBDR的路由建立
• 6.3 EBDR的路由重建
• 6.4 EBDR的路由传输
• 6.5 EBDR的路由维护
• 6.6 小结
• 第七章 算法仿真实验及验证
• 7.1 实验的主要参数
• 7.2 实验模型及环境相关算法设计
• 7.3 算法的验证
• 7.3.1 能耗均衡
• 7.3.2 网络生存期
• 7.3.3 路由开销
• 7.3.4 分组平均投递率
• 第八章 总结及下一步工作
• 8.1 工作总结
• 8.2 下一步的主要工作
• 参考文献
• 攻读硕士期间的主要研究成果
• 一、发表的主要学术论文
• 二、参加的主要项目
• 致谢