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无线传感器网络分簇路由协议研究

作　者: 朱志滨
导　师: 李迅波
学　校: 电子科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 无线传感器网络 分簇路由算法 能耗均衡 簇间路由
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


无线传感器网络是由大量低成本的微型传感器通过无线链路的方式组成的网络,是信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合性技术,是未来尖端技术之一。具有成本低,组网灵活,适应性强的特点,在军事、环境监测、医疗健康、空间探测等领域都有广阔的应用前景。由于无线传感器网络受到能量的约束,网络都会有一个生存期,为了尽可能延长网络的使用寿命,需要对网络的能量消耗进行控制。其中网络路由协议是影响传输能量消耗的一个重要因素,相关的研究表明,分层的网络路由协议是一种可以有效节约能量的路由方法。本文针对无线传感器网络协议中的分簇路由协议进行了研究,对各种分簇算法进行了分析比较。基于对已有分簇协议的分析,提出了一种基于基站辅助定位的分簇方法(BACR),在BACR中引入了能量因素、时间因素以及节点与基站相对位置作为参数的权值调节函数,利用这个函数对网络中竞选簇头的方式进行了改进,使网络中的簇头分布在时间上和空间上都分布得比较合理。分析了各种备选调节函数的对网络性能的影响,选出最适合的调节函数。论述了BACR协议的实现过程,并且就BACR对网络中簇头数目的影响,以及成簇后的网络路由方式进行了分析和改进。最后,用BACR成簇算法对LEACH协议进行了改进,得到LEACH-BACR协议。本文利用仿真软件NS2对LEACH及LEACH-BACR进行仿真实验,仿真结果表明,和LEACH协议相比,改进后的协议网络中簇头的分布更加合理,网络中第一个节点死亡时间以及网络中能量消耗均衡性方面都有提高,验证了算法的有效性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 课题背景及国内外研究进展  9-11
  1.2 课题研究意义  11-12
  1.3 论文主要内容  12-13
第二章 无线传感器网络概述  13-28
  2.1 无线传感器网络概念  13
  2.2 无线传感器网络体系结构  13-16
    2.2.1 传感器节点特征  14-16
    2.2.2 无线传感器网络的网络特征  16
  2.3 无线传感器网络的应用  16-18
  2.4 无线传感器网络路由协议概述  18-27
    2.4.1 无线传感器网络路由的特点  18-19
    2.4.2 无线传感器网络路由的分类  19-21
    2.4.3 典型平面路由协议  21-25
    2.4.4 典型分层路由协议  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 无线传感器网络能量优化的分簇算法研究  28-38
  3.1 无线传感器网络能量能量消耗分析  28-31
    3.1.1 无线传感器网络功耗来源及分布  28-29
    3.1.2 无线传感器网络中的低功耗设计  29-31
  3.2 典型分簇路由协议的分析  31-37
    3.2.1 分簇路由协议概念  31-32
    3.2.2 分簇路由协议的主要优点  32-33
    3.2.3 分簇路由的主要实现路线  33-34
    3.2.4 常用的分簇路由算法的特征分析  34-37
  3.3 本章小结  37-38
第四章 基站辅助成簇算法（BACR）研究  38-61
  4.1 基站辅助成簇算法的基本思想  38-39
  4.2 BACR 算法的物理基础  39-42
    4.2.1 无线通信模型  39-40
    4.2.2 无线电传输能耗模型  40-41
    4.2.3 算法的基本假设  41-42
  4.3 BACR 算法实现  42-56
    4.3.1 BACR 的实现步骤  42
    4.3.2 BACR 的簇头产生方法  42-53
    4.3.3 簇结构建立  53-54
    4.3.4 分簇路由设计  54-56
    4.3.5 分簇路由维护  56
  4.4 基于BACR 的LEACH 路由协议改进  56-60
    4.4.1 LEACH 协议的运行机制  56-58
    4.4.2 LEACH-BACR  58-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章 仿真实验与结果分析  61-74
  5.1 无线传感器网络仿真工具介绍  61-62
  5.2 使用NS 进行模拟过程  62-66
  5.3 仿真与结果分析  66-73
    5.3.1 仿真场景及参数  66-67
    5.3.2 性能评价指标  67-68
    5.3.3 仿真结果分析  68-73
  5.4 本章小结  73-74
第六章 总结与展望  74-76
  6.1 本文的工作总结  74-75
  6.2 展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
附录 用于数据提取的部分awk 代码  80-82
攻读硕士学位期间取得的研究成果  82-83

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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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