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动态最小生成树在WSN分簇路由协议中的应用

作　者: 汪寅
导　师: 叶玲
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络 路由 拓扑 簇结构 树结构
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着传感器技术、微电子技术、嵌入式处理技术以及无线通信技术的发展，横跨计算机与通信领域的无线传感器网络技术已成为目前的研究热点，并得到越来越广泛的应用。无线传感器网络作为由大量资源受限的传感器节点构成的分布式、自组织的无线网络，路由协议的设计对网络的性能指标如网络生命期、网络时延的影响巨大。本文从拓扑结构的角度出发，研究比较了无线传感器网络的几种典型的路由协议，并通过借鉴GSEN协议中结合分簇结构和链形结构的思想，提出了一种新型的路由协议——TRBCRP协议。TRBCRP的基本思想是将树形拓扑结构应用于分簇路由协议簇内，并通过簇头轮换机制构建动态拓扑结构以提高网络能耗均衡性。TRBCRP的优点还在于其对网络能耗和时延性能的调节作用，可通过节点初始功率的调节和父节点选择机制的变化实现以能量换时间或以时间换能量。在TRBCRP协议的基础上，本文还提出了在簇内构建最小能耗树的方法，由此形成了TRBCRP的最节能方案——TRBCRP-E。本文通过OMNET++仿真工具分析比较了LEACH协议、GSEN协议、TRBCRP以及TRBCRP-E协议的性能指标。仿真结果表明，TRBCRP-E在网络生命期和网络时延性能上均优于GSEN，而TRBCRP则可通过对节点初始功率的调节，平衡网络时延和网络能耗的矛盾，使网络生命期和网络时延均优于GSEN，并在网络时延略高于LEACH的情况下，网络生命期远远高于LEACH。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 研究工作和意义  9-10
  1.3 论文结构与安排  10
  1.4 本章小结  10-11
第二章 无线传感器网络概述  11-20
  2.1 无线传感器网络架构  11-14
    2.1.1 无线传感器网络的组成  11-12
    2.1.2 无线传感器网络体系结构  12-14
  2.2 无线传感器网络节点结构  14-16
    2.2.1 传感器节点结构  14-15
    2.2.2 传感器节点的能量消耗及节能策略  15-16
  2.3 无线传感器网络特点  16-17
  2.4 无线传感器网络关键技术  17-19
  2.5 本章小结  19-20
第三章 无线传感器网络路由协议研究  20-31
  3.1 无线传感器网络路由协议概述  20-21
  3.2 无线传感器网络路由协议性能指标  21-22
  3.3 典型无线传感器网络路由协议  22-29
    3.3.1 LEACH 协议  22-24
    3.3.2 PEGASIS 协议  24-26
    3.3.3 GSEN 协议  26-27
    3.3.4 PEDAP 协议  27-29
  3.4 典型无线传感器网络路由协议性能分析  29-30
  3.5 本章小结  30-31
第四章 基于动态树形拓扑的分簇路由协议  31-40
  4.1 TRBCRP 协议工作机制  31-36
    4.1.1 簇头选举机制  31-32
    4.1.2 簇的形成机制  32-34
    4.1.3 数据传输机制  34-35
    4.1.4 簇的重建机制  35-36
  4.2 最小代价树的构建  36-37
  4.3 TRBCRP 协议性能调节和分析  37-39
  4.4 本章小结  39-40
第五章 协议仿真及结果分析  40-61
  5.1 OMNET++仿真工具介绍  40-42
    5.1.1 OMNET++概述  40-41
    5.1.2 OMNET++仿真工程的建立  41
    5.1.3 OMNET++仿真模块及通信  41-42
  5.2 仿真性能参数描述  42-43
    5.2.1 网络生命期  42
    5.2.2 网络时延  42-43
  5.3 网络仿真模型描述  43-44
    5.3.1 仿真场景假设  43
    5.3.2 仿真参数配置  43-44
  5.4 节点仿真模型描述  44-48
    5.4.1 节点能耗模型描述  44-45
    5.4.2 节点模块属性描述  45-47
    5.4.3 节点模块行为描述  47-48
  5.5 仿真结果对比分析  48-60
    5.5.1 网络拓扑对比分析  48-54
    5.5.2 网络生命期对比分析  54-57
    5.5.3 网络时延对比分析  57-60
  5.6 本章小结  60-61
第六章 结束语  61-63
  6.1 本文工作总结  61
  6.2 未来工作展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-65

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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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