节能型无线传感器网络实时路由协议的研究

摘要

无线传感器网络是一种新型的信息采集网络，通常由分布在一个探测区域内的大量传感器节点组成，这些节点自组织形成网络，获取该区域中的有用信息并将这些信息传输给网络的基站。
　　无线传感器网络中存在对数据的实时性要求，即数据必须在某限定时间内从源节点传输到目的节点，这种实时性要求可以通过网络的实时路由协议来实现。而由于无线传感器网络的工作环境通常比较恶劣，节点不能够更换电池，因此网络中的协议都必须具有节能的特性。针对实时和节能的要求，该论文提出了一种适用于无线传感器网络的实时路由协议，能够达到实时性和节能性的协调。
　　数据的实时性是靠延迟控制策略保证的，本文首先进行了协议的数据延迟控制设计，针对以往的实时路由协议的缺点提出了改进方案，包括采用周边模式来增强协议的路径选择的准确性，采用分级转发策略和改进的单跳延迟计算来增强路由协议的拥塞控制能力，从而提高数据在规定时间内到达目标节点的概率。
　　然后本文为了增强协议的节能性，将休眠制度引入了实时路由协议，通过使节点进入阶段性的休眠来减少能量的消耗，开发了适用于此实时路由协议的随机复苏休眠制度和阶梯式复苏休眠制度，以提高数据的实时性，通过延迟控制策略与休眠制度的配合来达到能量节省和实时性满足的双重效果，本文还对该协议的能量消耗与实时性的关系进行了理论上的分析。
　　最后，本文对设计和改进后的新协议利用模拟网络进行了性能测试，测试结果表明，新协议能够顺利运行，且比旧的协议在实时性上有5％到10%的提高，而在节能性方面也能做到在满足实时性要求的情况下，取得较明显的能量节省效果。

目录

节能型无线传感器网络

RESEARCH ON ENERGY-EFFICIENT REAL-TIME ROUTING PROTOCOL OF WIRELESS SENSOR NETWORK

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 实时路由协议国内外研究现状

1.3 课题研究内容

1.4 本章小结

第2章 实时路由协议的延迟控制策略

2.1 实时路由协议基本算法

2.2 分级转发策略

2.3 拥塞控制

2.4 算法总述

2.5 本章小结

实时路由协议的能耗控制策略

3.1 休眠机制的引入

3.2 随机复苏休眠机制

3.3 实时性与能量的关系的理论分析

3.4 阶梯式复苏休眠机制

3.5 本章小结

第4章 算法测试与结果分析

4.1 测试环境与计划

4.2 实时路由协议的有效性测试

4.3 延迟控制测试

4.4 节能性测试

4.5 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说明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢