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无线传感器网络路由协议研究

作　者: 郭小勇
导　师: 关学忠
学　校: 大庆石油学院
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无线传感器网络 路由协议 网络节点 单片机 无线射频芯片
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)是近几年发展起来的一项新技术,它是部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,发送给观察者。与传统的无线网络比较,无线传感器网络在网络特点、通信模型和数据传输需求方面有着很大不同,具体体现在:无线终端的能量受限、以数据为中心的通信方式、邻居节点数据的相似性、面向特定应用、拓扑结构频繁变化几个方面。针对这些特点,根据具体的应用设计出一种合理的路由协议,对提高网络的节能性、鲁棒性、可扩展性、安全性等方面是非常必要的。本文详细介绍了国外研究人员针对无线传感器设计的路由协议,如flooding、DD、LEACH等,并从不同方面对这些协议进行了比较和分析,并针对楼宇安防报警系统的无线传感器网络设计一种路由协议。该路由协议分为两部分,一部分是本楼层的路由协议,另一部分是簇头节点间的路由协议。本楼层的路由协议是一种平面路由协议,是flooding、DD、TEEN路由算法相结合后提出的,簇头节点为本楼层传感器网络的中心,并维护整个网络。各楼层簇头与汇聚节点组成的是一个链状的网络结构,本文采用链状路由协议。本文对这两部分协议进行了详细描述,包括基本思想、协议中的数据格式和节点的程序流程。本文利用单片机和无线射频芯片设计了一种网络节点,该节点可以作为路由协议中的各种节点,如传感器节点、簇头节点和汇聚节点。将多个节点组成了一个小型的楼宇安防无线传感器网络,并以此为硬件平台对路由协议进行测试。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-10
引言  10-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 无线传感器网络路由协议概述  11-12
  1.2 WSN 路由协议的特点  12
  1.3 WSN 路由协议关键技术问题  12-14
  1.4 WSN 路由协议的分类  14-15
第二章 无线传感器网络体系结构  15-23
  2.1 WSN 体系结构概述  15-17
    2.1.1 WSN 节点构成  15-16
    2.1.2 WSN 生成过程  16
    2.1.3 WSN 的结构形式  16-17
  2.2 无线传感器网络协议栈  17-21
    2.2.1 物理层  18
    2.2.2 数据链路层  18-19
    2.2.3 网络层  19
    2.2.4 传输层和应用层  19-20
    2.2.5 无线传感器网络管理技术  20-21
    2.2.6 时间同步与定位  21
  小结  21-23
第三章 无线传感器网络典型路由协议分析  23-39
  3.1 平面路由协议  23-29
    3.1.1 泛洪式路由  23-24
    3.1.2 SPIN  24-26
    3.1.3 DD  26-28
    3.1.4 HREEMR  28-29
    3.1.5 SAR  29
  3.2 分层路由协议  29-35
    3.2.1 LEACH  29-32
    3.2.2 PEGASIS 和分层PEGASIS  32-34
    3.2.3 TEEN 和APTEEN  34-35
  3.3 WSN 地理定位路由协议  35-38
  小结  38-39
第四章 基于楼宇安防报警系统的无线传感器网络路由协议设计  39-51
  4.1 系统概述  39-40
    4.1.1 概述  39
    4.1.2 传感器网络的拓扑结构  39
    4.1.3 网络特点  39-40
  4.2 路由协议设计  40-50
    4.2.1 本楼层的路由协议  41-46
    4.2.2 簇头节点到汇聚节点间的路由协议设计  46-50
  小结  50-51
第五章 路由协议的实现与测试  51-57
  5.1 实现硬件平台  51-54
  5.2 测试  54-56
    5.2.1 测试方案  54
    5.2.2 网络维护兴趣消息的发送及梯度建立阶段  54-55
    5.2.3 报警信息传送阶段  55
    5.2.4 网络重建阶段  55-56
  小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-61
附录  61-77
发表文章目录  77-78
致谢  78-79
详细摘要  79-86

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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