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无线传感器网络路由协议及实验研究

作　者: 李静泽
导　师: 刘彬; 林玉泉
学　校: 燕山大学
专　业: 仪器仪表工程
关键词: 无线传感器网络 路由协议 数据传输 实验研究 GAINZ节点
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


传感器节点部署灵活方便，其形成的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)更是凭借客观的实用价值和广阔的应用前景受到研究界的广泛关注。WSN研究的最终目的是面向应用，网络监测数据的可靠传输成为WSN研究的热点。对于资源有限的WSN而言，能够保证数据可靠传输的路由协议，不仅可以降低网络能耗，延长网络生命期，还能够提高端到端数据传输的实时性；并且利用实际节点搭建的网络环境观测网络性能的实验研究具有当前研究者所普遍使用的模拟仿真器无可比拟的优势。因此，对WSN路由协议的理论和实验研究具有一定的现实意义。本文针对数据可靠性传输，主要研究了路由算法的构建和其在GAINZ平台上的实现，对这两个方面研究工作如下：针对无线传感器网络数据传输可靠性问题，提出了一种基于节点可信度的无线传感器网络路由协议(NCRA)。算法从数据可靠传输影响因素及传感器节点的特有性质：能量有限性及存储空间有限角度出发，构建了节点可信度模型；并设定了更换转发节点的能量阈值，保证了低能量节点及时退出数据转发任务，实现了路由的局部动态调整，仿真实验结果表明该算法可以提高高可信度节点担任数据转发任务的概率，在保证数据可靠传输的前提下提高了节点的能量利用率。NCRA算法在GAINZ平台上实现问题。通过对GAINZ平台所使用的通信协议栈IEEE802.15.4标准的组网流程进行研究，设计搭建出了网状拓扑结构，为无线传感器网络路由算法的实现奠定了基础；依据NCRA算法路由选择过程，设计了GAINZ节点数据传输路径选择方案，并编写相关测试程序，利用GAINZ套件，将可执行文件下载到GAINZ节点中，实现了从源节点到目的节点的数据传输。利用串口调试助手、Zigbee分析仪等工具观察组网及路由选择状况，从数据传输的可靠性方面验证了NCRA路由选择的合理性和有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 无线传感器网络概述  10-12
  1.2 课题研究背景及意义  12-14
  1.3 课题研究现状  14-16
  1.4 课题相关工作与结构安排  16-18
第2章 无线传感器网络路由协议研究基础  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 WSN 路由研究基础  18-21
    2.2.1 路由可靠性基本概念  18-20
    2.2.2 路由可靠性评价标准  20-21
  2.3 影响 WSN 路由协议性能因素分析  21-29
    2.3.1 节点能量因素分析  21-24
    2.3.2 节点通信链路因素分析  24-27
    2.3.3 节点拥塞因素分析  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 基于节点可信度的 WSN 路由协议 NCRA  30-46
  3.1 引言  30-31
  3.2 设计基础  31-36
    3.2.1 节点可信度模型  31-34
    3.2.2 可信路由设计思想  34-36
  3.3 基于节点可信度的 WSN 路由协议  36-39
    3.3.1 转发节点的选择  37-38
    3.3.2 转发节点的调整  38-39
  3.4 性能分析  39-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章 NCRA 协议在 GAINZ 平台上的实现  46-66
  4.1 引言  46
  4.2 GAINZ 平台概述  46-50
    4.2.1 GAINZ 平台硬件基础  46-48
    4.2.2 GAINZ 平台软件基础  48-50
  4.3 NCRA 协议在 GAINZ 平台上实现方案设计  50-54
    4.3.1 NCRA 协议拓扑搭建方案  50-53
    4.3.2 NCRA 协议路由选择方案  53-54
  4.4 NCRA 协议在 GAINZ 平台上的实现  54-65
    4.4.1 NCRA 协议实现环境  54-56
    4.4.2 NCRA 协议拓扑实现  56-58
    4.4.3 NCRA 协议路由选择实现  58-65
  4.5 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-72
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  72-73
致谢  73-74
作者简介  74

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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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