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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能路由協(xié)議的研究

來源:論文學術(shù)網(wǎng)
時間:2024-08-20 12:07:00
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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能路由協(xié)議的研究【摘要】:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的興起是基于現(xiàn)代通信技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速進步,WSN由大量廉價的傳感器節(jié)點組成,這些節(jié)點通過特定的路由算法形

【摘要】:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的興起是基于現(xiàn)代通信技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速進步,WSN由大量廉價的傳感器節(jié)點組成,這些節(jié)點通過特定的路由算法形成網(wǎng)絡(luò),進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸,可廣泛應(yīng)用于國防軍事,智能交通,環(huán)境檢測,救災(zāi)搶險以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。 人們對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,通常將網(wǎng)絡(luò)部署在一些很難到達或者人跡罕至的地方,傳感器節(jié)點僅僅依靠自身攜帶的電池供電,由于節(jié)點本身體積和成本的限制,電池的能量非常有限,而且在這些地方也無法及時進行電池的更換,因此能量受限是WSN最顯著的特點之一,也是制約WSN發(fā)展的關(guān)鍵問題,只有設(shè)計出更加節(jié)能的路由協(xié)議,才能促進WSN向著更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。 本文以節(jié)約能量,延長網(wǎng)絡(luò)生存時間,提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量為主要目的,首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念,基本特征,關(guān)鍵技術(shù),主要應(yīng)用,研究現(xiàn)狀以及當前國內(nèi)外的研究熱點,然后詳細分析了WSN中當前應(yīng)用比較廣泛,也比較經(jīng)典的典型節(jié)能路由協(xié)議,并對各算法的優(yōu)缺點進行了分析和比較。本文的研究內(nèi)容主要集中在以下兩個方面: 第一,在平面節(jié)能路由算法中,根據(jù)傳統(tǒng)的最短路徑樹節(jié)能路由算法,在其路由權(quán)值和數(shù)據(jù)傳輸階段做了一定的改進,改進后的算法能夠在很大程度上延長WSN網(wǎng)絡(luò)的生存時間,增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。傳統(tǒng)的最短路徑樹算法,基于圖論中最短路徑樹和最小生成樹的原理,采用Prim算法和Dijkstra算法構(gòu)造路由樹,但是該算法忽略了實際應(yīng)用中影響路由的一些重要因素,根據(jù)該算法的不足,綜合考慮影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)能的一些重要因素,本文設(shè)計出了改進后的最短路徑樹節(jié)能算法,新算法能夠更好的實現(xiàn)WSN的路由節(jié)能。 第二,在分層節(jié)能路由算法中,分析了經(jīng)典的層次型路由協(xié)議—LEACH協(xié)議,在該協(xié)議的基礎(chǔ)上引入了非均勻分簇策略和簇首轉(zhuǎn)讓策略,這兩個策略分別在簇生成階段和數(shù)據(jù)傳輸階段實現(xiàn)了均衡節(jié)點能耗的目的,使整個WSN網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的能量消耗更加均衡,通過仿真驗證,改進后的協(xié)議可以有效的延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間,增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。 總的說來,本文提出的改進型最短路徑樹算法,以及改進型分簇路由算法在很大程度上減少了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗,延長了網(wǎng)絡(luò)的生存時間,為WSN的路由節(jié)能做出了一定的貢獻。 【關(guān)鍵詞】:WSN 節(jié)能 最短路徑 非均勻 轉(zhuǎn)讓
【學位授予單位】:北京郵電大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2012
【分類號】:TN915.04;TP212.9
【目錄】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-8
  • 目錄8-11
  • 第一章 緒論11-14
  • 1.1 課題背景11-12
  • 1.1.1 研究目的和意義12
  • 1.2 課題的主要研究內(nèi)容12-13
  • 1.3 本文的組織結(jié)構(gòu)13-14
  • 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述14-23
  • 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)14-15
  • 2.1.1 傳感器節(jié)點的基本結(jié)構(gòu)14-15
  • 2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)15
  • 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本特征15-17
  • 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)17-18
  • 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能指標18-19
  • 2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用19-20
  • 2.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
  • 2.7 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點21-23
  • 第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)節(jié)能路由算法的研究23-34
  • 3.1 傳感器節(jié)點能耗研究23-24
  • 3.1.1 運行能耗23-24
  • 3.1.2 功放能耗24
  • 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗研究24-26
  • 3.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗的關(guān)鍵方面24-25
  • 3.2.2 影響路由能耗的主要因素25-26
  • 3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平面路由協(xié)議26-30
  • 3.3.1 能量路由26-27
  • 3.3.2 SPIN協(xié)議27-28
  • 3.3.3 DD(Directed Diffusion)協(xié)議28-29
  • 3.3.4 謠言路由29-30
  • 3.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議30-33
  • 3.4.1 LEACH協(xié)議30-31
  • 3.4.2 PEGASIS協(xié)議31
  • 3.4.3 TEEN協(xié)議31-32
  • 3.4.4 GEAR路由32-33
  • 3.5 WSN節(jié)能路由協(xié)議的比較33
  • 3.6 本章小結(jié)33-34
  • 第四章 基于最短路徑樹的改進型節(jié)能路由算法34-51
  • 4.1 最短路徑樹算法的提出34
  • 4.2 最短路徑樹路由算法34-36
  • 4.2.1 最短路徑樹算法生成路由樹階段35-36
  • 4.2.2 最短路徑樹算法數(shù)據(jù)傳輸階段36
  • 4.3 最短路徑樹算法的改進策略36-39
  • 4.3.1 可靠路由算法37
  • 4.3.2 丟包檢測和誤碼率37
  • 4.3.3 節(jié)點功率能耗控制37-39
  • 4.4 改進的最短路徑樹路由算法39-46
  • 4.4.1 改進的最短路徑樹生成階段39-43
  • 4.4.2 改進的最短路徑樹傳輸階段43-45
  • 4.4.3 改進的最短路徑樹路由算法分析45-46
  • 4.5 仿真結(jié)果與分析46-49
  • 4.6 本章小結(jié)49-51
  • 第五章 基于LEACH協(xié)議的改進型分簇路由協(xié)議51-68
  • 5.1 LEACH協(xié)議的研究51-55
  • 5.1.1 LEACH協(xié)議的節(jié)點成簇階段52-53
  • 5.1.2 LEACH協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸階段53-54
  • 5.1.3 LEACH協(xié)議的性能分析54-55
  • 5.2 基于LEACH協(xié)議的改進策略55-56
  • 5.3 非均勻分簇算法的設(shè)計與實現(xiàn)56-61
  • 5.3.1 簇頭競爭階段56-57
  • 5.3.2 非均勻分簇的成簇過程57-59
  • 5.3.3 非均勻分簇算法的分析59-61
  • 5.4 簇首轉(zhuǎn)讓機制的設(shè)計與實現(xiàn)61-64
  • 5.4.1 簇首轉(zhuǎn)讓機制的實現(xiàn)過程61-63
  • 5.4.2 簇首轉(zhuǎn)讓機制的算法分析63-64
  • 5.5 仿真結(jié)果與分析64-67
  • 5.5.1 仿真結(jié)果65-66
  • 5.5.2 仿真結(jié)果分析66-67
  • 5.6 本章小結(jié)67-68
  • 第六章 結(jié)束語68-70
  • 6.1 本文的主要工作68-69
  • 6.2 未來的研究方向69-70
  • 參考文獻70-73
  • 致謝73


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