無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議研究

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、健康護(hù)理、智能家居、智能交通等領(lǐng)域，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。路由協(xié)議作為其關(guān)鍵技術(shù)之一，也是近年來(lái)研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身能量受限的特點(diǎn)，如何有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間一直是路由協(xié)議研究的主要問(wèn)題。 本文以節(jié)能為出發(fā)點(diǎn)，研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)以LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）協(xié)議為代表的分簇路由協(xié)議在節(jié)能方面有著突出的優(yōu)勢(shì)。因此，深入探討LEACH協(xié)議及其相關(guān)改進(jìn)協(xié)議，分析它們各自存在的問(wèn)題，總結(jié)并歸納節(jié)能的研究思路。然后，在此基礎(chǔ)上針對(duì)LEACH協(xié)議在簇的建立、簇的傳輸和簇的更新三個(gè)階段進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種基于LEACH的能量有效的多跳路由協(xié)議，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真表明協(xié)議確實(shí)可以降低能耗。此外，為了更好地檢驗(yàn)路由協(xié)議在實(shí)際應(yīng)用中的功耗性能，本文設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee的路由協(xié)議能耗分析的原型系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了該原型系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)，并具體描述了原型系統(tǒng)中的采集節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器端的軟硬件設(shè)計(jì)方案。在下一步工作中，需要解決仿真實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)沖突較多的問(wèn)題，另外也要實(shí)現(xiàn)多種路由協(xié)議對(duì)原型系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。 【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 路由協(xié)議 節(jié)能 LEACH
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語(yǔ)注釋表8-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.2 課題來(lái)源及本文工作11-12
• 1.2.1 課題來(lái)源11
• 1.2.2 本文工作11-12
• 1.3 本文組織12-13
• 第二章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其路由協(xié)議13-24
• 2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)13-18
• 2.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本概念13-14
• 2.1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)14-16
• 2.1.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景16-18
• 2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議18-23
• 2.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述19
• 2.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類19-21
• 2.2.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究的主要思路21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能路由協(xié)議24-33
• 3.1 平面路由協(xié)議24-26
• 3.1.1 Flooding 和 Gossiping 路由協(xié)議24-25
• 3.1.2 SPIN 路由協(xié)議25-26
• 3.1.3 定向擴(kuò)散路由協(xié)議26
• 3.2 分簇路由協(xié)議26-31
• 3.2.1 LEACH27
• 3.2.2 LEACH-C27-28
• 3.2.3 PEGASIS28
• 3.2.4 Hierarchical-PEGASIS28
• 3.2.5 TEEN28-29
• 3.2.6 APTEEN29
• 3.2.7 HEED29-30
• 3.2.8 CHEP30
• 3.2.9 DEEAC30
• 3.2.10 EEUC30-31
• 3.3 節(jié)能路由協(xié)議研究思路31-32
• 3.3.1 簇頭的選擇31
• 3.3.2 簇的組織31-32
• 3.3.3 簇的路由32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 基于 LEACH 的節(jié)能路由協(xié)議33-44
• 4.1 問(wèn)題提出33-35
• 4.1.1 LEACH 算法33-34
• 4.1.2 改進(jìn)算法34
• 4.1.3 單跳與多跳34-35
• 4.2 模型假設(shè)35-37
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型35-36
• 4.2.2 能量模型36-37
• 4.3 基于 LEACH 能量有效的多跳路由算法37-39
• 4.3.1 簇的建立37-38
• 4.3.2 數(shù)據(jù)傳輸38
• 4.3.3 簇的更新38-39
• 4.4 實(shí)驗(yàn)仿真39-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第五章 基于 Zigbee 的路由協(xié)議能耗分析原型系統(tǒng)44-61
• 5.1 原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案44-48
• 5.1.1 設(shè)計(jì)目的44
• 5.1.2 系統(tǒng)模型44-45
• 5.1.3 相關(guān)技術(shù)45-48
• 5.2 采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案48-55
• 5.2.1 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-51
• 5.2.2 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-55
• 5.3 匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案55-56
• 5.4 服務(wù)器端設(shè)計(jì)方案56-60
• 5.4.1 接收數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)56-57
• 5.4.2 分析數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 附錄1 圖表清單66-68
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文68-69
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目69-70
• 致謝70

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