无线传感器网络双穴容错路由的研究

论文摘要

无线传感器网络是由大量传感器节点组成的分布式无线网络,已成为人们的研究热点。许多科学和商业杂志评无线传感器网络技术为21世纪将深刻改变人类生活的十大技术之一。无线传感器节点构造部件简单、可靠性不高,无线传感器网络的部署环境往往十分恶劣,因此,在无线传感器网络的路由协议设计过程中,如何提高协议的容错性能是一个非常重要的研究课题。本文主要研究了无线传感器网络路由的容错问题,对无线传感器网络中比较常见的路由算法进行了分类研究,对比分析了它们的容错性能。在此基础上,设计并实现了两种容错路由算法,即FTLEACH协议和分级容错路由算法。LEACH协议是典型的两层无线传感器网络路由协议,LEACH协议具有结构简单、实现容易的优点,但它在设计时没有充分考虑网络容错方面的问题。本文针对LEACH协议在容错方面存在的问题,使用1：1型专一双穴容错技术对其改进,提出了一种容错路由协议——FTLEACH。仿真显示,FTLEACH减少了网络丢包率,提升了整个网络的数据吞吐量,提高了网络的容错性能。FTLEACH是一种针对两层无线传感器网络,使用了单一双穴容错技术的路由算法。在此基础上,本文使用多种双穴容错技术,对多层无线传感器网络路由的容错问题进行了进一步研究,设计了一种分级容错路由算法。该算法针对多层无线传感器网络的不同层次对容错性能的不同需求,分别使用1+1型专一双穴容错技术、1：1型专一双穴容错技术和1：2型共享双穴容错技术进行设计与实现。仿真显示,该算法不仅提升了网络的容错性能,而且提高了无线传感器网络中节点资源的使用效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络系统结构
• 1.1.2 无线传感器网络的特点
• 1.1.3 无线传感器网络的应用
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文的主要工作
• 1.5 论文的组织结构
• 第2章 无线传感器网络容错路由技术研究
• 2.1 无线传感器网络容错技术概述
• 2.2 无线传感器网络容错路由的分类研究
• 2.2.1 基于洪泛的无线传感器网络的容错路由
• 2.2.2 基于梯度的无线传感器网络的容错路由
• 2.2.3 基于层次的无线传感器网络的容错路由
• 2.2.4 基于多路径的无线传感器网络的容错路由
• 2.2.5 容错路由算法的比较
• 2.3 无线传感器网络中双穴容错技术分析
• 2.3.1 双穴容错路由技术的分类
• 2.3.2 1+1型专一双穴容错路由
• 2.3.3 1:1型专一双穴容错路由
• 2.3.4 共享双穴容错路由
• 2.3.5 双穴容错路由技术的性能分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 FTLEACH协议的设计及性能分析
• 3.1 LEACH协议及分析
• 3.1.1 LEACH协议的算法描述
• 3.1.2 LEACH协议的分析
• 3.2 FTLEACH协议的设计
• 3.2.1 FTLEACH协议的设计思想
• 3.2.2 FTLEACH协议的总体设计
• 3.2.3 簇头选举算法的设计
• 3.2.4 非簇头节点失效容错算法的设计
• 3.2.5 簇头节点失效容错算法的设计
• 3.3 FTLEACH协议的仿真及性能分析
• 3.3.1 NS2仿真度量指标的设定
• 3.3.2 FTLEACH协议的仿真实现
• 3.3.3 FTLEACH协议的性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 分级容错路由的设计及性能分析
• 4.1 分级容错路由算法的基本思想
• 4.2 分级容错路由算法的设计
• 4.3 分级容错路由算法的仿真及性能分析
• 4.3.1 NS2仿真度量指标的设定
• 4.3.2 分级容错路由算法的仿真实现
• 4.3.3 分级容错路由算法的性能分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 下一步研究方向
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢