能耗均衡的无线传感器网络路由协议的研究

论文摘要

随着移动通信技术的不断发展,移动计算机网络成为最新发展方向,无线通信的最大特点就是通信终端在移动中具有保持与外部世界的通信能力。无线传感器网络作为无线通信网络的一种特殊形式,具有其它类型的网络所没有的特点,而无线传感器网络的路由协议的优劣是确保该网络能否进行高效通信的关键。本文在深入分析无线传感器的特点的基础上,通过对WSN体系结构的研究,结合具体的应用环境,对WSN中用到的关键技术做了详细的分析,给出了无线传感器网络设计中需要考虑的因素。接着对典型的无线传感器网络的路由算法进行了分析,通过对平面路由协议和层次路由协议这两大类路由协议的学习,了解了典型协议的算法流程,分析了各个协议的特点和应用环境。然后对无线传感器网络的层次路由协议——LEACH协议和PEGASIS协议进行了研究与分析,并在LEACH协议的基础上进行了改进,提出了能耗均衡的EBLP路由算法。改进后的算法结合节点的剩余能量和最优分布来选择簇首,在成簇时通过控制簇内成员数来节约簇首的能量消耗,同时结合PEGASIS协议的优点,使簇内结构更加合理,并且簇首间通过路由树与汇聚节点进行多跳通信。本文的最后介绍了计算机网络仿真技术中的仿真方法和常用的仿真平台。在结合了无线传感器网络的特点后,最终选用NS2仿真平台对改进后的算法进行了仿真和分析。仿真结果表明,改进后的算法平衡了能量消耗,延长了无线传感器网络的生存时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的内容和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要工作及创新点
• 1.5 论文组织
• 第2章 无线传感器网络分析
• 2.1 WSN概述
• 2.2 WSN的特征
• 2.3 WSN的体系结构
• 2.3.1 网络结构
• 2.3.2 协议结构
• 2.4 WSN中研究的关键技术
• 2.5 传感器网络的应用
• 2.6 WSN的性能指标
• 2.7 小结
• 第3章 无线传感器网络路由协议的研究
• 3.1 WSN路由协议的特点
• 3.2 路由协议的分类
• 3.2.1 平面路由协议
• 3.2.2 层次路由协议
• 3.2.3 基于位置信息的路由协议
• 3.2.4 可靠性路由协议
• 3.2.5 基于QoS约束的路由协议
• 3.3 节约能耗的方法
• 3.4 两大类路由协议的比较
• 3.5 小结
• 第4章 基于能量优化的EBLP路由算法的设计
• 4.1 两种典型的层次路由协议分析
• 4.1.1 LEACH协议
• 4.1.2 PEGASIS协议
• 4.2 EBLP协议的设计
• 4.2.1 通信模型和能耗模型
• 4.2.2 设计思想
• 4.2.3 具体描述
• 4.3 小结
• 第5章 基于NS2的EBLP路由算法的仿真研究
• 5.1 仿真方法
• 5.2 仿真工具
• 5.3 EBLP算法的仿真研究
• 5.3.1 利用NS2进行仿真的过程
• 5.3.2 仿真环境
• 5.3.3 运行仿真
• 5.3.4 仿真结果及分析
• 5.4 小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 本文工作的总结
• 6.2 未来工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目