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能量有效的无线传感器网络路由协议研究

作　者: 李凌晶
导　师: 孙力娟
学　校: 南京邮电大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 路由协议 能量有效 智能算法
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 61次
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内容摘要


无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种在监测区域大规模的部署传感器节点,由传感器节点自组织形成的动态网络。这种全新的技术综合了无线通信,嵌入式计算及传感器采集等多项新技术,在现代军事、农业、环境、电子商务等多个领域都有着非常高的应用价值。无线传感器网络与传统通信网络相比,具有自身的特点,比如资源受限、拓扑结构异变和与应用密切有关等,这也由于这些特点对无线传感器网络的研究提出了新的挑战。由于传感器节点一般无法连接固定电源,通常以携带微型电池的方式供电,这样使得能量使用受到严重的限制,因此如何合理、有效的利用有限的资源延长无线传感器网络的生存时间成为当前研究的热点问题之一。本文首先提出了一种能量有效的可信路由协议EERRP(Energy Efficient Reliable Routing Protocol),采用了一种能量均衡策略,使网络中的能量均衡消耗,最大化网络生命周期;同时引入了信誉评价机制,通过节点在数据传输过程中对其他节点行为的监测以及信誉传播,使通信过程中数据能够尽可能的避开问题节点到达目的节点,达到可信数据传输的目的。通过NS仿真平台对EERRP的测试与验证,并与传统路由协议进行比较,证明EERRP在网络能量有效性和数据可信传输方面具有明显优势。本文还根据无线传感器网络自身条件的约束与需求,针对LEACH协议的不足,在父亲树层簇式路由的基础上使用免疫算法对分簇阶段进行优化,使网络分簇更加合理,均衡网络中能量消耗,使得网络生命周期最大化。通过仿真软件对该协议与LEACH和不使用免疫算法优化的父亲树路由进行比较,证明其具有更好的延长网络生存时间和均衡能耗的效果。

全文目录


中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 引言  9-12
  1.1 课题背景  9
  1.2 课题来源及本文所做的工作  9-10
  1.3 本文组织  10-12
第二章 无线传感器网络概述  12-18
  2.1 无线传感器网络体系结构  12-13
  2.2 无线传感器网络的特点  13-14
  2.3 无线传感器网络的应用领域  14-17
  2.4 本章小结  17-18
第三章 无线传感器网络路由协议概述  18-33
  3.1 无线传感器网络路由协议面临的挑战  18-21
    3.1.1 节点电源能量有限  18-19
    3.1.2 通信能力有限  19-20
    3.1.3 计算和存储能力有限  20
    3.1.4 无线传感器网络路由协议的要求  20-21
  3.2 平面无线传感器网络路由协议  21-26
    3.2.1 能量感知型路由协议  21-23
    3.2.2 基于查询的路由协议  23-25
    3.2.3 地理位置路由协议  25-26
  3.3 分簇式无线传感器网络路由协议  26-31
    3.3.1 LEACH协议  26-29
    3.3.2 父亲树路由协议  29-31
  3.4 能量有效的无线传感器网络路由协议评价标准  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第四章 能量有效的可信路由协议  33-45
  4.1 初始化阶段  33-34
  4.2 路由建立阶段  34-35
  4.3 可信度更新阶段  35-36
  4.4 路由更新阶段  36-37
  4.5 路由仿真  37-43
    4.5.1 仿真场景  37-38
    4.5.2 仿真结果  38-43
  4.6 本章小结  43-45
第五章 基于免疫算法的能量有效路由协议  45-53
  5.1 免疫算法的基本原理  45-48
    5.1.1 生物免疫系统  45-46
    5.1.2 人工免疫系统  46-47
    5.1.3 免疫算法的基本原理  47-48
  5.2 基于免疫算法改进的父亲树路由协议  48-50
    5.2.1 假设  48
    5.2.2 基于免疫算法优化路由分簇  48-50
    5.2.3 路由建立  50
    5.2.4 路由更新  50
  5.3 路由仿真  50-52
  5.4 本章小结  52-53
第六章 总结与展望  53-55
  6.1 总结  53-54
  6.2 展望  54-55
致谢  55-56
攻读硕士学位期间的学术论文  56-57
攻读硕士学位期间参加的科研项目  57-58
攻读硕士学位期间获得的专利申请  58-59
缩略词  59-60
图表清单  60-61
参考文献  61-64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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