无线传感器网络路由协议研究

论文摘要

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)是近几年发展起来的一项新技术,它是部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,发送给观察者。与传统的无线网络比较,无线传感器网络在网络特点、通信模型和数据传输需求方面有着很大不同,具体体现在:无线终端的能量受限、以数据为中心的通信方式、邻居节点数据的相似性、面向特定应用、拓扑结构频繁变化几个方面。针对这些特点,根据具体的应用设计出一种合理的路由协议,对提高网络的节能性、鲁棒性、可扩展性、安全性等方面是非常必要的。本文详细介绍了国外研究人员针对无线传感器设计的路由协议,如flooding、DD、LEACH等,并从不同方面对这些协议进行了比较和分析,并针对楼宇安防报警系统的无线传感器网络设计一种路由协议。该路由协议分为两部分,一部分是本楼层的路由协议,另一部分是簇头节点间的路由协议。本楼层的路由协议是一种平面路由协议,是flooding、DD、TEEN路由算法相结合后提出的,簇头节点为本楼层传感器网络的中心,并维护整个网络。各楼层簇头与汇聚节点组成的是一个链状的网络结构,本文采用链状路由协议。本文对这两部分协议进行了详细描述,包括基本思想、协议中的数据格式和节点的程序流程。本文利用单片机和无线射频芯片设计了一种网络节点,该节点可以作为路由协议中的各种节点,如传感器节点、簇头节点和汇聚节点。将多个节点组成了一个小型的楼宇安防无线传感器网络,并以此为硬件平台对路由协议进行测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络路由协议概述
• 1.2 WSN 路由协议的特点
• 1.3 WSN 路由协议关键技术问题
• 1.4 WSN 路由协议的分类
• 第二章 无线传感器网络体系结构
• 2.1 WSN 体系结构概述
• 2.1.1 WSN 节点构成
• 2.1.2 WSN 生成过程
• 2.1.3 WSN 的结构形式
• 2.2 无线传感器网络协议栈
• 2.2.1 物理层
• 2.2.2 数据链路层
• 2.2.3 网络层
• 2.2.4 传输层和应用层
• 2.2.5 无线传感器网络管理技术
• 2.2.6 时间同步与定位
• 小结
• 第三章 无线传感器网络典型路由协议分析
• 3.1 平面路由协议
• 3.1.1 泛洪式路由
• 3.1.2 SPIN
• 3.1.3 DD
• 3.1.4 HREEMR
• 3.1.5 SAR
• 3.2 分层路由协议
• 3.2.1 LEACH
• 3.2.2 PEGASIS 和分层PEGASIS
• 3.2.3 TEEN 和APTEEN
• 3.3 WSN 地理定位路由协议
• 小结
• 第四章 基于楼宇安防报警系统的无线传感器网络路由协议设计
• 4.1 系统概述
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 传感器网络的拓扑结构
• 4.1.3 网络特点
• 4.2 路由协议设计
• 4.2.1 本楼层的路由协议
• 4.2.2 簇头节点到汇聚节点间的路由协议设计
• 小结
• 第五章 路由协议的实现与测试
• 5.1 实现硬件平台
• 5.2 测试
• 5.2.1 测试方案
• 5.2.2 网络维护兴趣消息的发送及梯度建立阶段
• 5.2.3 报警信息传送阶段
• 5.2.4 网络重建阶段
• 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要