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复杂环境下无线感知网能耗性能评测技术研究与实现

作　者: 徐杰
导　师: 周海鹰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: NS-2 能耗评测图形化仿真事件驱动状态转移
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 15次
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内容摘要

无线传感器网络作为目前研究热点，融合了嵌入式、无线通信以及分布式等技术。它具有广泛的应用前景，在医疗监测、城市管理、智能战场、农业监测、抢险等领域具有极大的应用价值，它被认为是21世纪最有潜力和影响力的技术之一。无线传感器网络的大规模性、应用关联性使得建立网络的系统评测模型比较复杂，国内外基于无线传感器网络的系统模型的构建以及评测模型的研究并不是很充分。研究的重点从一开始偏重于设计微型的感知节点，到现在的基于能耗的网络拓扑的研究以及基于能耗的网络协议的设计。在系统建模方面，缺乏深入系统的研究。当前对于大多数仿真工具中出现的系统仿真模型，多数比较简单，不能反映无线传感器网络的真实特征。因此，有必要对无线传感器网络的系统模型进行深入的研究，建立系统的基础仿真模型。这些模型包括能耗模型、网络业务流模型、以及无线信道模型。通过建立这些能耗模型，使用NS-2仿真引擎进行仿真，以量化的仿真数据评价了节点模块的能耗特性以及节点整体的能耗特性，分析了不同模块能耗的差异性，得出无线收发模块能耗占比最大的结论。网络业务流模型以及无线信道模型是为了构建丰富的仿真场景，从而配合不同的无线传感器网络物理环境进行仿真。同时，设计了一种基于地理位置的能量最优无线路由协议，通过调用这种新型的协议以及已有的经典路由协议AODV和DSR进行仿真，从协议的角度评价了网络时延，网络发包效率以及网络能耗效率，得出了这种新型路由协议更能均衡能量消耗的结论。另外，使用Qt设计了一个评测系统，用于图形化配置仿真参数，构建不同的仿真场景，输出测试图表。这种图形化的仿真过程，加速了从仿真场景构建到数据输出与分析的过程。最后，评价了网络延时与发包效率，分析了路由选择对于均摊网络能耗的影响，给出了不同协议下网络中节点剩余能量的分布图。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10
  1.3 本文的主要研究内容  10-12
  1.4 课题创新点  12
  1.5 本文组织结构  12-14
第2章能耗评测模型与评测系统设计  14-26
  2.1 基础模型设计  14-21
    2.1.1 感知节点能耗模型设计  14-17
    2.1.2 无线信号衰减模型  17-19
    2.1.3 感知业务流模型  19-21
  2.2 能量最优路由协议设计  21-23
  2.3 评测系统设计  23-24
  2.4 评测指标设计  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章基础模型与评测系统的实现  26-39
  3.1 仿真引擎简介  26-27
  3.2 能耗模型  27-33
    3.2.1 微处理器能耗模型  28-30
    3.2.2 无线收发模块能耗模型  30-33
    3.2.3 感知模块能耗模型  33
  3.3 网络业务流模型  33-34
  3.4 无线信道模型  34-36
  3.5 基于地理位置的能量最优无线路由协议实现  36-38
    3.5.1 路由转发算法  36-37
    3.5.2 协议总体流程  37-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章感知网系统能耗仿真数据分析  39-52
  4.1 评测系统  39-40
  4.2 感知网节点能耗仿真分析  40-46
    4.2.1 仿真环境  41
    4.2.2 微处理器模块能耗结果与分析  41-43
    4.2.3 无线收发模块能耗结果与分析  43-44
    4.2.4 感知模块能耗结果与分析  44-45
    4.2.5 节点整体能耗结果与分析  45-46
  4.3 感知网网络能耗仿真分析  46-50
    4.3.1 仿真环境  46-47
    4.3.2 网络时延与发包效率分析  47-49
    4.3.3 网络能耗分析  49-50
  4.4 本章小结  50-52
结论  52-54
参考文献  54-58
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  58-60
致谢  60-61

复杂环境下无线感知网能耗性能评测技术研究与实现

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