事件驱动型无线传感器网络中动态分簇路由算法研究

摘要

事件驱动型传感器网络在检测突发事件上具有高度的实时性，可普遍应用于火灾、地震、城市交通、动物行踪、空间探索等众多领域。但是，由于传感器节点能量受限并且在恶劣、充满敌意的环境中，能量不可更换或再生，因此如何延长事件驱动型无线传感器网络的寿命、节约节点的能耗成为制约该类无线传感器网络走向实际应用的重要技术瓶颈。
　　 目前，事件驱动型无线传感器网络的能耗问题主要由以下三个方面综合造成:(1)簇头分布不均匀;(2)选举簇头的时候没考虑节点的剩余能量和节点到基站的距离;(3)传统分簇路由算法面对突发事件的时候存在成簇的范围和周期不合理的缺陷。参考已有研究文献所提出的节能协议，虽然在提高无线传感器网络的生命周期问题上，取得了一定成果，但是没有统筹上述三个方面对节点能耗的影响。因此，本文拟通过研究事件驱动型无线传感器网络协议，并综合考虑簇头分布、选举簇头不合理、成簇的范围和周期不合理等因素的影响，在TEEN协议和EDDCR协议的基础上，提出一种基于TEEN协议的动态路由分簇算法(adynamic-clustering routing algorithm based on TEEN，DCRA)。该算法的核心思想是:节点部署后在初始化阶段节点均处于休眠状态，当某区域发生事件后节点进入兴奋期，根据事件的严重程度来计算该节点通知周围节点的范围和成簇时间，并在通知的范围内建簇，建簇时综合考虑了节点的剩余能量和节点离基站的距离选举最优簇头。建簇完成后进行数据的传输。簇的生命周期结束，所有簇解散，节点重新进入休眠状态。可根据事件的情况重新开始建簇和选择最优簇头，循环此过程。
　　 最后，通过NS2对本文提出的DCRA算法进行了模拟仿真，对比了经典的TEEN算法、EDDCR算法以及DCRA算法在网络生命周期和平均能耗两方面的性能，实验仿真证明，DCRA算法在性能上优于TEEN算法和EDDCR算法。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究状况

1．2．1 国外研究状况

1．2．2 国内研究状况

1．3 主要研究内容

1．4 论文组织结构

1．5 本章小结

第2章 无线传感器网络概述

2．1 无线传感器网络体系结构

2．1．1 网络结构

2．1．2 节点结构

2．1．3 网络协议栈结构

2．2 无线传感器网络特点

2．3 无线传感器网络应用领域

2．4 无线传感器网络路由协议概述

2．4．1 路由协议特点

2．4．2 路由协议主要完成目标

2．4．3 路由协议分类

2．5 层次式无线传感器网络路由协议

2．5．1 LEACH协议

2．5．2 TEEN协议

2．6 本章小结

第3章 事件驱动型动态分簇路由算法研究

3．1 引言

3．2 事件驱动型无线传感器研究

3．2．1 事件驱动型系统的特点

3．2．2 事件驱动型路由算法研究

3．3 事件驱动型动态分簇路由算法

3．3．1 系统初始化

3．3．2 事件触发成簇

3．3．3 数据传输

3．4 本章小结

第4章 模拟实验与分析

4．1 NS2网络模拟器

4．1．1 NS2仿真工具介绍

4．1．2 NS2网络模拟器的结构

4．1．3 NS2模拟过程

4．2 NS2对WSN的支持

4．3 仿真实验与分析

4．3．1 仿真环境

4．3．2 性能评价指标

4．3．3 仿真结果分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢