WSN高能效分层路由协议EEHRP的研究

论文摘要

无线传感器网络是一门新兴技术,是传感器技术、计算机网络技术、微机电系统(MEMS)发展的产物。作为一种新型的信息采集和处理技术,日益受到国内外的高度重视,主要应用在环境监测、国防军事、医疗卫生、反恐安全等领域的特殊场合。由于无线传感器网络通常工作在环境恶劣、地形复杂的场合,更换电源几乎是不可能的。因此,如何尽可能的减少能量消耗,延长网络生存期是传感器网络的一个重要性能指标。本文主要内容是对无线传感器网络分层路由协议的研究,首先对现有的几种路由协议进行了分析,着重分析了LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议和PEGASIS(Power Efficient Gathering in Sensor Information System)协议。在研究这两种协议的基础上,提出了高能效分层路由协议EEHRP(Energy Efficient Hierarchical Routing Protocol)。EEHRP结合了LEACH协议和PEGASIS协议的特点,采用分簇的拓扑结构,多个簇同时工作,减小了网络延迟。按照与基站的距离来划分簇,簇内生成链式拓扑,增强了数据本地聚合的能力,减少了网络中数据通信开销。簇头节点也形成一条链式结构,由远到近的向基站进行数据的融合和发送,这样链长缩短,节省了能量。在选取簇头方面采用最大剩余能量准则,有效均衡了网络能量消耗。论文采用NS2仿真工具对高能效分层路由协议EEHRP进行仿真,仿真结果表明,EEHRP路由算法能耗低,在网络生命周期方面要提高10%以上,同时也提高了数据传输成功率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络节点和系统结构
• 2.1.1 无线传感器网络系统结构
• 2.1.2 无线传感器网络节点结构
• 2.2 无线传感器网络的特点
• 2.3 无线传感器网络的分层设计
• 2.4 无线传感器网络的应用
• 2.5 无线传感器网络的能量优化
• 2.5.1 能量消耗源
• 2.5.2 分层能量优化策略简述
• 2.5.3 几种主要的节能策略
• 2.6 本章小结
• 第3章 无线传感器网络路由协议分析
• 3.1 路由协议的分类
• 3.2 几种典型的路由协议的分析
• 3.2.1 泛洪式
• 3.2.2 层次式
• 3.2.3 基于地理位置的路由
• 3.3 协议的性能比较
• 3.4 LEACH协议和PEGASIS协议的分析
• 3.4.1 层次路由协议和分簇算法
• 3.4.2 LEACH路由协议
• 3.4.3 PEGASIS路由协议
• 3.5 本章小结
• 第4章 高能效分层路由协议EEHRP的设计
• 4.1 EEHRP路由算法的基本目标
• 4.1.1 问题的提出
• 4.1.2 设计的基本目标
• 4.2 EEHRP路由算法设计
• 4.2.1 网络特性
• 4.2.2 能量模型
• 4.2.3 EEHRP数据包设计
• 4.2.4 EEHRP路由算法原理
• 4.3 EEHRP协议的工作过程
• 4.3.1 区域划分阶段
• 4.3.2 成链阶段
• 4.3.3 簇头选取阶段
• 4.3.4 稳定通信阶段
• 4.4 EEHRP协议有效性分析
• 4.4.1 能量有效性分析
• 4.4.2 其它方面有效性分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 算法的仿真实验与性能分析
• 5.1 NS2仿真环境介绍
• 5.1.1 NS2网络仿真系统
• 5.1.2 NS2仿真组成结构
• 5.1.3 NS2仿真过程
• 5.1.4 仿真实验步骤
• 5.2 NS仿真实验和性能评价
• 5.2.1 仿真环境
• 5.2.2 评价指标
• 5.2.3 结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文