无线传感器网络中定向扩散路由的研究和改进

摘要

无线传感器网络是当前国际上备受关注的、有多学科交叉的新型前沿研究热点领域。它是一种连接传感器、激励源和处理器的新型无线自组织网络。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。在无线传感器网络的研究初期，人们一度认为利用成熟的Internet技术加上AdHoc路由机制，便足够对无线传感器网络进行设计了。但深入研究表明，无线传感器网络不同于传统的有线网络和AdHoc网络，前者以数据为中心，而后者以传输数据为目的。无线传感器网络的特点和制约因素为无线传感器网络的研究提出了新的技术问题，其中，对于路由协议的研究与设计备受国内外研究学者的重视。
　　本文首先介绍传感器网络的组成结构和特点，说明了设计无线传感器网络路由协议的必要性；然后着重分析了现有的几种典型的路由协议的核心路由机制及各自的优缺点。
　　之后，重点研究和分析了定向扩散路由协议，并针对该协议产生的“热点区域”问题，提出了一种能量均衡的路由选择算法。该算法通过引入参数θ来平衡最小延迟路由和最大化最小节点剩余能量路由，来达到在延迟满足实际要求的情况下，使网络能耗尽可能的均匀分布。
　　最后，利用仿真工具NS2软件，在不同场景下对改进前和改进后的协议进行了仿真模拟，观察协议的改进情况，之后又对不同θ值的情况进行模拟，以观察θ值对协议改进效果的影响。结果显示，改进后的协议的确对原先能量分布不均的问题有了一定程度的改善。

目录

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摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 本课题研究的目的及意义

1.3 国外的发展现状

1.3.1 军事领域

1.3.2 民用领域

1.3.3 学术领域

1.4国内的发展现状

1.5本文主要研究内容

第2章 无线传感器网络概述

2.1 引言

2.2无线传感器网络概述

2.2.1无线传感器网络结构

2.2.2传感器节点的结构

2.3无线传感器网络的特点

2.4无线传感器网络的协议栈结构

2.5本章小结

第3章 无线传感器网络的路由协议

3.1 引言

3.2 路由协议的分类

3.3基于层次的路由协议

3.4能量感知的路由协议

3.5以数据为中心的路由协议

3.6基于地理位置的路由协议

3.7基于QoS的路由协议

3.8本章小结

第4章 定向扩散路由协议的分析与改进

4.1引言

4.2定向扩散的概念

4.3命名模式

4.4定向扩散的过程

4.4.1兴趣传播

4.4.2梯度建立

4.4.3数据传播

4.4.4路径加强

4.5 定向扩散协议的改进

4.5.1改进算法描述

4.5.2协议过程

4.5.3协议优化

4.6 本章小结

第5章 仿真结果与分析

5.1引言

5.2 仿真工具介绍

5.3 仿真环境

5.4 仿真结果文件

5.5 仿真结果的分析方法

5.6 路由协议的评价

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢