论文摘要
无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）作为人与自然界进行信息沟通的一种方式,随着目前传感器节点小型化、多样化的发展,WSN在工商业中的应用前景也越来越广阔。在目前某些应用系统的设计中路由协议通常选择使用Ad Hoc网络的路由协议。然而WSN在能耗均衡、数据融合等方面对协议有着特殊的要求。需要一种能够在工商业应用中使用的WSN路由协议。这种协议的实现简单,能够通过能耗均衡策略延长网络的生存期,通过数据融合减少冗余信息的发送。文中对无线传感器网络进行了深入的研究,结合以“数据为中心”的网络理念,给出了WSN在工商业中多种新的应用方式。并详细分析了在这些应用中所采用的无线传感器网络的特点,研究发现不同应用中的传感器网络在拓扑变化方式、能耗要求以及信息报告模式上都有所不同。这就需要寻找一种新的无线传感器网络路由协议,它能够满足多类应用的需求。论文分析了无线传感器网络的业务特点,设计出了一种新的无线传感器网络路由协议sink-flood,该协议通过在网络中洪泛发送路径信息包来建立路由,在路由建立过程中实现了能量均衡,数据融合。为了研究该协议的性能表现,利用UNIX平台下的仿真软件NS2,编写并加载了新协议的代码。通过建立简单的仿真场景,对sink-flood协议在能耗均衡上的表现进行了测试;通过建立桥梁监控系统的仿真场景,与目前在该系统中使用的AODV协议进行了比较;通过建立管道煤气监控系统的仿真场景,研究新协议在该系统中使用的可行性;通过建立环境监测系统的仿真场景,研究了新协议在该系统中的性能表现。Sink-flood作为无线自组网协议的一种,通过简单的修改可以应用于Ad Hoc网络中。并针对Ad Hoc网络拓扑变化频繁的特点,在分组投递率、端到端平均时延、路由负荷、适应网络拓扑变化的能力等多种性能参数下与Ad Hoc网络中的协议DSDV、AODV等进行了比较。仿真结果表明,该协议具有控制简单、能耗均衡等特点。比传统的AODV协议更适合应用于无线传感器网络;在较少考虑能量消耗的管道煤气监控系统中具有很高的分组投递率;在对Ad Hoc网络仿真模型的研究中发现,同样作为表驱动路由协议的一种,新协议比DSDV协议拥有更好的协议收敛性,更高的分组投递率。
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摘要Abstract1 绪论1.1 课题背景及意义1.2 国内外研究现状及研究热点1.3 本文研究的内容2 无线传感器网络的特点及其应用2.1 无线传感器网络的特点2.1.1 无线传感器网络的定义2.1.2 无线传感器网络的体系结构2.1.3 无线传感器网络的特点2.2 WSN与Ad Hoc网络2.3 传感器网络路由协议分类2.3.1 平面路由协议2.3.2 层次路由协议2.4 无线传感器网络的应用2.5 本章小结3 NS2网络仿真软件3.1 NS2的结构及特点3.1.1 NS2的结构3.1.2 NS2的特点3.2 NS2的仿真过程3.3 本章小结4 Sink-flood路由协议4.1 无线传感器网络的业务特点4.2 路由协议设计的关键问题分析4.2.1 以数据为中心4.2.2 能量有效性4.2.3 可扩展性4.2.4 对目前WSN典型路由协议的分析4.3 Sink-flood协议的设计思想4.3.1 工作原理4.3.2 路由发现与维护过程4.3.3 能耗均衡和数据融合4.4 Sink-flood协议具有的特点4.5 在NS2中添加sink-flood路由协议4.5.1 添加路径信息包头4.5.2 添加路由表4.5.3 添加协议代理4.5.4 代码集成4.6 本章小结5 sink-flood应用仿真与结果分析5.1 仿真性能参数5.2 能耗均衡5.2.1 采用AODV协议的仿真结果5.2.2 采用DSDV协议的仿真结果5.2.3 采用sink-flood协议的仿真结果5.2.4 仿真结果分析5.3 在桥梁监控中的应用5.3.1 仿真场景5.3.2 仿真结果5.3.3 仿真结果分析5.4 煤气用量监控的应用5.4.1 仿真场景5.4.2 仿真结果5.4.3 仿真结果分析5.5 环境监测的应用5.5.1 不同sink节点运动速率下的PDF5.5.2 不同信息传送速率下PDF的变化5.5.3 不同源节点数目下PDF的变化5.6 本章小结6 Sink-flood协议与典型Ad-Hoc协议的比较6.1 仿真场景6.2 仿真结果6.2.1 分组投递率6.2.2 端到端平均延时6.2.3 路由负荷6.3 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表学术论文情况致谢
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