WSN的路由协议在TinyOS下的分析与研究

论文摘要

本文对无线传感器网络(WSN)的概念、体系结构、特点以及关键技术做了简要介绍;然后对现有的各种无线传感器网络的路由协议做了对比研究;最后研究了一种LEPS(Link Estimation and Parent Selection)树型多跳路由协议,并对其关键模块进行了分析和应用以及在TinyOS嵌入式操作系统中用TinyViz对其进行了仿真。由于LEPS是简单的多跳路由协议,其特点较适用于数据聚集型传感器网络,所以可以用于本论文的研究背景,即数据采集网。LPPS路由协议可以形成并维护一个树型拓扑,但是节点间链路不够稳定,拓扑变化比较频繁。然后在LEPS基础上实现了一种改进的LEACH协议。该协议考虑剩余能量值和空间均匀分布策略,采用局部选举的方式选出簇首,然后各簇首在LEPS协议的基础上进行数据的采集。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 基于WSN 的数据采集网的系统架构
• 1.4 本文主要的工作
• 第2章 无线传感器网络及路由协议综述
• 2.1 无线传感器网络
• 2.2 无线传感器网络体系结构
• 2.2.1 无线传感器网络结构
• 2.2.2 无线传感器网络节点结构和汇聚节点
• 2.2.3 无线传感器网络的协议体系结构
• 2.2.4 无线传感器网络中的关键技术
• 2.3 典型无线传感器网络层路由协议简介
• 2.3.1 以数据为中心的平面路由
• 2.3.2 网络分层路由
• 2.3.3 基于查询的路由
• 2.3.4 其它路由
• 2.3.5 各种路由协议比较
• 第3章 基于数据采集网的路由算法
• 3.1 LEPS 树形多跳路由协议
• 3.1.1 路由表和邻居表
• 3.1.2 路由发现
• 3.1.3 链路质量评估算法和路由维护过程
• 3.1.4 LEPS 协议的优缺点
• 3.2 LEACH 协议
• 3.2.1 LEACH 协议简介
• 3.2.2 LEACH 协议的优缺点
• 3.3 LEACH 协议的改进
• 3.3.1 LEACH 协议的改进出发点
• 3.3.2 LEACH 协议与LEPS 协议的关系
• 3.3.3 现有的几种改进的LEACH 协议
• 第4章 基于TinyOS 的路由协议研究和仿真
• 4.1 无线传感器网络的操作系统
• 4.1.1 WSN 操作系统特点
• 4.1.2 TinyOS 操作系统
• 4.1.3 nesC 语言
• 4.2 基于TinyOS 操作系统的程序开发模型举例
• 4.2.1 开发平台安装
• 4.2.2 设计模型举例
• 4.3 LEPS 路由协议的仿真
• 4.3.1 仿真工具TOSSIM
• 4.3.2 进行可视化仿真
• 4.3.3 LEPS 路由协议性能分析
• 4.4 LEACH 及其改进协议的仿真
• 第5章 在TinyOS 操作系统的路由协议
• 5.1 LEPS 在TinyOS 中的实现
• 5.1.1 LEPS 协议的框架组成
• 5.1.2 关键模块的实现
• 5.2 LEACH 协议的程序模块
• 5.2.1 改进的LEACH 协议
• 5.2.2 程序流程图
• 5.3 实验结果
• 第6章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT