大规模无线传感器网络中能源有效性路由协议研究

论文题目: 大规模无线传感器网络中能源有效性路由协议研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 通信与信息系统

作者: 刘新华

导师: 李方敏

关键词: 无线传感器网络,路由协议,定向扩散,分簇,协议

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 无线传感器网络是一种新型的、无基础设施的、自组织的无线网络。近年来随着微电子技术、传感器技术及通信技术的发展,无线传感器网络技术发展迅猛,进展很快,而且在军事与民用方面的一些具体应用也取得了成功。由于其应用广泛,无线传感器网络的发展前景一片光明。但是,由于无线传感器网络具有硬件资源有限、电源容量有限、以数据为中心、自组织、多跳路由、动态拓扑、节点数量众多且分布密集等特点,许多现有的路由协议都不适用于它,尤其是大规模无线传感器网络。在这个背景下,对大规模无线传感器网络路由协议进行了研究。首先对无线传感器网络的体系结构及相关概念进行了描述,然后分析了无线传感器网络路由协议的特点、性能评价指标以及设计因素。在此基础上,对已经提出来的几个典型的无线传感器网络路由协议进行了重点研究与分析,并对它们进行了综合评估。定向扩散算法以数据为中心,而且具有良好扩展性,比较适合于大规模无线传感器网络,但是定向扩散算法主要依赖于平面泛洪来建立路由,而平面泛洪因其固有的缺陷,将随网络规模的扩大,消耗更多的能量,这将严重减少网络的生命周期。因此,为了抑制泛洪传播消耗能量,在定向扩散算法的基础上提出一种改进的路由协议——基于分簇的定向扩散协议(DDBC协议)。 DDBC协议是一种利用分簇来简化网络拓扑、抑制泛洪传播产生的冗余消息来提高网络能源有效性的定向扩散路由协议。通过对现有的分簇机制及算法的分析与研究,DDBC协议采用被动分簇策略,即仅当网络中有数据通信要求时才在网络中建立分簇网络拓扑,网络拓扑的建立与维护都在本地完成,并且不需要单独的控制命令,以节省能量开销。分簇策略中最重要的是簇头选举机制和网关节点的选择机制,簇头选举采用“先声明者胜”的选举机制,网关节点的选择则是根据网络健壮性和能源有效性之间平衡的原则来确定。文中详细地描述了DDBC协议及其实现算法,并在NS2上进行了仿真,实验结果表明,DDBC协议具有更好的能源有效性,而且在节点大规模增加时,仍然具有良好的性能。

论文目录:

摘要

Abstract

目录

第1章 引言

1.1 研究背景

1.2 研究内容

1.3 论文组织结构

第2章 无线传感器网络概述

2.1 无线传感器网络概念

2.2 无线传感器网络的通信结构

2.3 无线传感器网络通信协议栈

2.4 无线传感器网络的特点

2.5 无线传感器网络的性能评价

2.6 无线传感器网络的应用

2.7 无线传感器网络的共性技术

2.8 无线传感器网络研究进展

2.8.1 军事领域

2.8.2 民用领域

2.8.3 学术研究领域

2.9 本章小节

第3章 无线传感器网络路由协议分析

3.1 影响无线传感器网络路由协议设计的因素

3.2 无线传感器网络的路由协议的性能评价指标

3.3 无线传感器网络的路由协议的特点

3.4 无线传感器网络路由协议的分类

3.5 典型的无线传感器网络路由协议分析与比较

3.5.1 泛洪法

3.5.2 信息协商协议

3.5.3 定向扩散协议

3.5.4 谣传路由

3.5.5 低功耗自适应聚类路由算法

3.5.6 门限敏感的能源有效性传感器网络协议

3.5.7 多层聚类算法

3.5.8 几种典型协议的比较

3.6 本章小节

第4章 基于分簇的定向扩散路由协议

4.1 定向扩散协议

4.1.1 扩散阶段

4.1.2 建立阶段

4.1.3 路径加强阶段

4.2 分簇

4.2.1 选举簇头

4.2.2 选择网关节点

4.3 基于分簇的定向扩散路由协议

4.3.1 DDBC协议概述

4.3.2 DDBC网络拓扑的建立与维护

4.3.3 DDBC协议路由建立与维护

4.3.4 DDBC协议的实现

4.3.5 DDBC协议性能分析

4.4 本章小节

第5章 DDBC协议的仿真分析及结果

5.1 NS2仿真概述

5.2 仿真实验基础

5.3 建立DDBC的仿真测试环境

5.3.1 结点能量模型

5.3.2 设定仿真场景

5.4 仿真结果及分析

5.4.1 能量有效性分析

5.4.2 网络延迟分析

5.5 本章小节

第6章 结论

参考文献

致谢

附录在攻读硕士期间发表的论文

发布时间: 2006-01-04

参考文献

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• [5].基于TD-SCDMA的嵌入式传感器网络研究实现[D]. 王之旭.西安电子科技大学2014
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