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无线传感器网络路由协议的研究与改进

作　者: 袁召兰
导　师: 王培东
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络自适应数据融合 LEACH 网络生存时间
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 44次
引　用: 1次
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内容摘要

无线传感器网络是在各种应用需要之下应运产生的一种新技术,由于它能使人们的生活和工作发生根本性的变革,因此被认为是本世纪最具有影响力的新技术之一。无线通信技术、传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术是无线传感器网络产生的基石。无线传感器网络技术广泛地应用于军事、医疗护理、灾难预防、家居生活等各种领域,具有极高的研究价值和应用价值。本文主要介绍了无线传感器网络的定义、与传统网络相比较的特点、应用范围和国内和国外的研究状况,阐述了无线传感器网络的结构组成、协议栈和评价无线传感器网络性能优劣的准则,介绍了无线传感器网络路由协议由于特殊的应用环境而带来的特点,分析比较了针对不同的应用环境研究设计的几种具有代表的路由协议的优势和存在的问题;通过分析LEACH具有的优缺点和进行自适应数据融合的优势,提出了一种新的路由协议——基于自适应数据融合的LEACH路由协议(AF-LEACH)。LEACH协议没有考虑到节点采集的数据之间的相关冗余性,不论数据之间的相关性大还是小,都进行数据融合,可是这样也许会额外增添融合能耗,减少传感器节点有限的能量。本文结合数据融合的有关知识及自适应数据融合的优势,将自适应数据融合的概念引入到分簇式路由协议中,综合考虑数据传输的能量消耗和数据融合自身的能量消耗,使感知数据沿着能耗低的路由迁移,对各个节点采集的数据进行自适应数据融合,减少了网络能耗,使传感器网络能高效地利用有限的能量资源,达到了延长无线传感器网络生命周期的目的。最后,采用NS-2仿真工具进行仿真实验,模拟了AF-LEACH和典型的分簇式路由协议的运行情况,分析对比了它们的生存周期和网络总能耗实验数据,仿真结果显示,AF-LEACH有效地节约了网络能耗,增长了网络生命周期。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 国内外在研究现状  11-14
  1.3 课题研究的目的和意义  14-16
  1.4 本文的主要工作和结构  16-18
第2章无线传感器网络体系结构  18-26
  2.1 无线传感器网络体系结构  18-23
    2.1.1 传感器节点结构  18-19
    2.1.2 无线传感器网络结构  19-20
    2.1.3 无线传感器网络协议栈  20-23
  2.2 无线传感器网络的特点及性能分析  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章无线传感器网络路由协议分析  26-36
  3.1 无线传感器网络路由协议特点  26-27
  3.2 几种典型路由协议的分析  27-34
    3.2.1 平面路由算法  27-31
    3.2.2 层次性路由协议  31-34
  3.3 各协议间的性能比较  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章基于自适应数据融合 LEACH 路由协议  36-46
  4.1 AF-LEACH 提出的依据  36-39
    4.1.1 数据融合的必要性  36-37
    4.1.2 自适应数据融合的理论依据  37-39
  4.2 基于自适应数据融合LEACH 协议  39-43
    4.2.1 无线传感器网络能量模型  40-41
    4.2.2 基于自适应数据融合LEACH 协议  41-43
  4.3 AF-LEACH 的算法实现  43-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章算法的仿真实现与性能分析  46-53
  5.1 仿真工具NS2 的简介  46-48
  5.2 仿真环境  48-50
    5.2.1 搭建仿真环境  48
    5.2.2 信道模型参数  48-50
  5.3 性能评价指标  50-51
  5.4 仿真结果分析  51-52
  5.5 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-59
致谢  59

无线传感器网络路由协议的研究与改进

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