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基于Sink节点移动的WSN节能路由协议的研究

作 者: 程子栋
导 师: 孟嗣仪
学 校: 北京交通大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络 移动网关节点 移动策略 网络生存时间
分类号: TN915.04
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


无线传感器网络在军事、工业、民用等诸多方面拥有广泛的应用前景,是目前的研究热点之一。传统无线传感器网络的突出特点是在固定区域内静态节点随机散布,节点数据通过多跳方式进行传输。带来的突出问题是网络中越靠近汇聚节点(Sink)的周边节点能量消耗越快,最终因为靠近Sink的周边节点能量失效导致整个无线传感器网络处于瘫痪状态。近年来随着技术的发展,在无线传感器网络中引进多个可移动Sink节点成为可能,进而解决了这个“热点”问题,但同时也给路由协议带来了其他困难。本文在介绍了当前主要无线传感器网络路由协议的同时,分析了引用可移动Sink节点的无线传感器网络路由协议的特点和性能,并总结了当前基于可移动Sink节点路由协议算法存在的问题。通过对TTDD[10]路由算法的性能分析,试图在算法中设计一种可控的Sink节点移动策略,实现无线传感器网络生存时间的延长。本论文的研究内容和创新工作主要体现在以下几方面:1.对传统静态无线传感器网络中的四类路由协议算法进行研究比较,分析了它们在无线传感器网络应用中的优点和不足。2.对基于移动Sink节点的无线传感器网络路由算法进行了分类及描述,并对现阶段该类路由算法中应用的Sink节点移动策略进行概述和比较。3.设计了改进型TTDD路由算法(ATTDD),在原有算法基础上引入了基于节点剩余能量的Sink节点可控移动策略。通过对比SODD分析了其通信开销和冗余开销,改进型TTDD路由算法在多移动Sink节点无线传感器网络中减少了大量的网络开销,从而延长了网络的生存时间。4.在研究后期对改进型TTDD路由算法进行仿真分析,从网络生存时间、数据包传输成功率和网络平均时延三方面与TTDD路由算法做对比。从结果中得出结论:改进型TTDD路由算法比原TTDD路由算法具有更好的数据包传输成功率而且在少量低速可移动Sink节点的网络中延长了网络的生存时间。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-14
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究的目的和意义  12-13
  1.3 论文的组织结构  13-14
2 无线传感器网络路由协议概述  14-25
  2.1 无线传感器网络路由协议的分类  14-15
  2.2 以数据为中心的路由协议  15-17
    2.2.1 SPIN路由算法  15-16
    2.2.2 DD路由算法  16-17
  2.3 集群结构路由协议  17-20
    2.3.1 LEACH路由算法  17-19
    2.3.2 TTDD路由算法  19-20
  2.4 地理位置信息的路由协议  20-22
    2.4.1 GPSR路由算法  20-22
  2.5 基于QoS的路由信息  22-24
    2.5.1 SAR协议  22-23
    2.5.2 SPEED协议  23-24
  2.6 路由协议性能综述  24
  2.7 本章小结  24-25
3 基于可移动Sink节点的路由协议概述及移动策略分析  25-34
  3.1 MSWSN路由协议分析与比较  25-30
    3.1.1 MSWSN路由协议的特征和分类  26-28
    3.1.2 MSWSN几种典型路由协议的介绍  28-30
    3.1.3 MSWSN路由协议的比较  30
  3.2 MSWSN中Sink节点的移动策略分析  30-33
  3.3 本章小结  33-34
4 改进型TTDD路由算法及网络开销分析  34-47
  4.1 改进型TTDD路由算法通信法则的建立  34-41
    4.1.1 转发网格的建立  35-36
    4.1.2 Sink节点在静止状态下的数据查询和接收  36-37
    4.1.3 Sink节点的移动策略  37-41
  4.2 网络开销分析  41-46
    4.2.1 参数与模型  41-42
    4.2.2 通信开销分析  42-44
    4.2.3 冗余开销分析  44-46
  4.3 本章小结  46-47
5 改进型TTDD路由算法仿真及性能分析  47-55
  5.1 仿真环境  47-48
  5.2 数据包传输成功率仿真分析  48-50
  5.3 网络生存时间仿真分析  50-52
  5.4 平均时延仿真分析  52-54
  5.5 本章小结  54-55
6 总结及展望  55-57
  6.1 总结  55
  6.2 研究展望  55-57
参考文献  57-59
作者简历  59-61
学位论文数据集  61

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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