WSN中层次路由算法研究与仿真实现

论文摘要

无线传感器网络是由一些具有感知、计算和无线通信能力的微小节点所组成的,它在军事、环境、医学、空间探索以及工业、民用和家庭网络等领域具有广泛的应用前景。它是一种全新的信息获取和处理技术,融合了传感器技术、微机电系统和网络技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理,最终将信息传送到用户。在路由方面,目前的传统无线网络、自组织网络（Ad-hoc）以及基于蓝牙技术的无线网络的协议理论并不适合于传感器网络。因此设计有效的新型路由算法来延长网络的生存期已成为无线传感器网络研究领域的核心。围绕如何延长网络生存期,主要的解决方法是分簇路由。分簇主要应解决两个问题,簇的大小以及如何均匀分布簇首。本文以此为研究背景,首先介绍了无线传感器网络的特点、应用、研究现状以及发展前景;无线传感器网络中路由设计的关键技术及分类,并详细描述了目前存在的几种经典的路由算法。在参考经典路由算法LEACH的基础上融合多层分簇的思想,提出了一种新的成簇路由方案。通过在网络拓扑的底层构建具有多个簇头节点的簇集合,并在拓扑的顶层构建最小转发代价场,有效缓解了多跳通信中存在的“热区问题”。仿真分析表明,新算法在网络生存时间和负载均衡方面较已有算法有很大的提高。最后对本文所做的工作进行了总结,并指出了需要进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.2 WSN路由协议研究现状
• 1.3 选题的研究背景与意义
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 无线传感器网络路由协议研究
• 2.1 路由协议分类
• 2.2 经典层次型路由算法探讨
• 2.3 LEACH分簇路由算法详解
• 2.3.1 分簇所面临的疑问
• 2.3.2 算法概述
• 2.3.3 簇头的选择
• 2.4 WSN中的“热区问题”解决方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 一种多层分簇新算法的实现
• 3.1 网络拓扑结构与模型描述
• 3.2 新算法采用的信道传输和能耗模型
• 3.3 新算法采用的多级簇结构
• 3.4 多级簇结构的动态生成
• 3.5 基于退避算法的最小转发代价场的通信模式
• 3.6 本章小结
• 第4章 新算法的仿真实现与结果分析
• 4.1 OMNET++仿真平台介绍
• 4.1.1 OMNET++结构框架及语法
• 4.1.2 OMNET++建模及仿真过程
• 4.2 仿真试验环境设计
• 4.2.1 定义仿真场景参数
• 4.2.2 仿真模型的组成
• 4.3 算法的仿真结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 在攻读硕士期间发表的论文及其科研成果
• 致谢