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无线传感器网络SEA-DD路由协议研究

作　者: 李海
导　师: 刘晓为
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 水处理无线传感器网络路由协议网络仿真
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 7次
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内容摘要

随着经济的发展，我国的水污染问题日益凸显，开展高效的水处理工作势在必行。采用传统的现场总线传感器采集水质参数的方法由于价格昂贵以及布线不便等问题严重限制了水处理的灵活性，而使用无线传感器网络则可以克服该缺陷。本文对水处理控制环境中无线传感器网络特点进行了研究，根据该网络特点提出了一种改进的定向扩散路由协议（Simple Energy Aware Directed Diffusion，SEA-DD）。SEA-DD路由协议采用查询方式工作，适合于水处理控制系统的中的水质参数监测，并且采用将水处理控制系统中的查询信息与路由请求信息融合成一个数据包的方法，减小了路由协议的通信开销。每次数据采集开始时会随着数据请求信息的传播而建立最新的最优路径，具有多路径路由的特点，保证了路由的可靠和高效，并且大大减小了路由表的尺寸。此外，SEA-DD采用了协商休眠的机制，有利于节省传感器节点的能量。本文对运行SEA-DD路由协议的网络在NS2环境中进行了仿真。仿真结果表明：在该无线传感器网络仿真模型下，在路由建立时间、网络吞吐率、网络平均分组延时、网络性能稳定性方面运行SEA-DD协议的网络要明显优于运行AODV协议的网络，其路由建立时间可达到3ms，其速度是AODV网络的7倍以上，在数据流量小于50Kbps的情况下，网络丢包率小于1%，并且随着网络中路由节点的增加，网络性能显著改善，表现出明显的多路径路由的优点。综合新路由协议的设计与实现过程和仿真结果发现，SEA-DD路由协议具有稳定、节能、简单、高效等优点，非常适合于在水处理控制系统的无线传感器网络中应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 WSN 路由研究现状  9-17
    1.2.1 WSN 简介  9-10
    1.2.2 WSN 路由简介  10-12
    1.2.3 WSN 路由协议研究现状  12-17
  1.3 主要研究内容  17-19
第2章面向水处理控制系统的 WSN 路由协议设计  19-28
  2.1 水处理控制系统中 WSN 的特点  19-20
  2.2 面向水处理控制系统中 WSN 的路由协议设计  20-27
    2.2.1 SEA-DD 路由协议基本原理  21
    2.2.2 SEA-DD 路由协议的工作流程  21-25
    2.2.3 SEA-DD 路由协议的主要参数  25
    2.2.4 SEA-DD 路由协议的数据帧格式  25-27
    2.2.5 SEA-DD 路由协议特点  27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 SEA-DD 路由协议代码实现与移植  28-41
  3.1 NS2 网络仿真的基本流程  28-30
  3.2 SEA-DD 路由协议的代码实现  30-39
    3.2.1 SEA-DD 路由协议包头数据结构  30-31
    3.2.2 SEA-DD 路由协议类的定义  31-39
  3.3 SEA-DD 路由协议的移植  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 SEA-DD 路由协议的仿真与分析  41-54
  4.1 水处理控制系统中的无线传感器网络构建  41
  4.2 仿真模型的确定  41-43
  4.3 网络行为的模拟  43-44
  4.4 SEA-DD 路由协议网络性能仿真分析  44-53
    4.4.1 路由建立速度  44-45
    4.4.2 网络利用效率  45-46
    4.4.3 网络吞吐率  46-48
    4.4.4 网络丢包率  48-49
    4.4.5 网络分组的平均延时  49-50
    4.4.6 REQ 包大小对路由建立速度的影响  50-51
    4.4.7 WSN 规模对路由性能的影响  51-53
  4.5 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-59
攻读学位期间发表的文章及其他成果  59-61
致谢  61-62
作者简介  62

无线传感器网络SEA-DD路由协议研究

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