基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由算法研究與應(yīng)用

【摘要】： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的、無基礎(chǔ)設(shè)施的、自組織的無線網(wǎng)絡(luò)。近年來隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅猛，進(jìn)展很快，而且在軍事與民用方面的一些具體應(yīng)用也取得了成功。由于其應(yīng)用廣泛，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景一片光明。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點：節(jié)點分布極其稠密且數(shù)目很大，每個節(jié)點維護(hù)全局信息是不可能的；節(jié)點的能量，存儲空間及計算能力等資源非常有限。而且無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常工作在人無法接近或者高危險區(qū)域，使得隨時更換節(jié)點能源是非常困難的，因此在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議中，能效成為首要考慮的方面。設(shè)計高能效的路由策略以延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵問題。 針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有限的特點，提出一種基于分簇的節(jié)能路由算法—CESR算法，算法采用逐步求解的方式，將整個網(wǎng)絡(luò)分成若干個交疊簇，整個網(wǎng)絡(luò)有簇間和簇內(nèi)兩級拓?fù)洹９?jié)點在選擇路由時先根據(jù)簇間拓?fù)溥x擇簇路由，當(dāng)數(shù)據(jù)經(jīng)過某個簇進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時，邊界節(jié)點根據(jù)簇內(nèi)拓?fù)洚a(chǎn)生簇內(nèi)路由，算法盡量選擇消耗能量值最小的路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并且能夠避免低能量節(jié)點。最后，采用了OMNET++仿真平臺，將基于分簇的節(jié)能路由算法CESR與CMMBCR算法進(jìn)行了性能仿真對比。仿真結(jié)果證明，算法CESR存儲開銷和控制消息相對少得多，特別在大中型傳感器網(wǎng)絡(luò)中，該算法在節(jié)能方面有明顯優(yōu)勢。 同時，在對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)中所有的節(jié)點組成一個大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域的實時監(jiān)控，由于該系統(tǒng)的特點是節(jié)點多，節(jié)點分布密度大，節(jié)點的移動少，每個節(jié)點的能量都非常有限，所以如何延長系統(tǒng)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期成為了關(guān)鍵問題，通過對系統(tǒng)的分析得出，CESR算法適合火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用要求，根據(jù)實際應(yīng)用，介紹了CESR算法在系統(tǒng)中的實現(xiàn)，通過實踐來檢驗算法的有效性。 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 簇 簇間路由 控制消息 實時監(jiān)控
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 緒論11-14
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 本文組織12-14
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由算法研究14-25
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介14-20
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念14
• 2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信結(jié)構(gòu)14-17
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能性研究17-20
• 2.2 常見路由算法20-24
• 2.2.1 平面路由算法20-22
• 2.2.2 層次路由算法22-23
• 2.2.3 算法節(jié)能性分析23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由算法25-41
• 3.1 新算法的提出25
• 3.2 CESR算法設(shè)計25-28
• 3.2.1 算法初始化25-26
• 3.2.2 簇的剩余能量值計算26-27
• 3.2.3 簇間路由27-28
• 3.2.4 簇內(nèi)路由28
• 3.3 算法性能分析28-29
• 3.4 仿真實驗29-40
• 3.4.1 OMNET++簡介29-31
• 3.4.2 CESR算法仿真31-37
• 3.4.3 仿真結(jié)果37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及CESR算法在其中的應(yīng)用41-59
• 4.1 系統(tǒng)概述41-42
• 4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計42-43
• 4.2.1 CC1010芯片42-43
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊43
• 4.3 系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)43-58
• 4.3.1 硬件抽象層44-47
• 4.3.2 鏈路層設(shè)計47-54
• 4.3.3 路由層設(shè)計54-57
• 4.3.4 應(yīng)用層設(shè)計57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 本文所做工作59-60
• 5.2 下一步工作60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-67
• 參加的科研項目67-68
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表68

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