基于HEED的簇间路由协议的研究

摘要

随着半导体技术、微系统技术、通信技术、计算机技术的飞速发展，无线传感器网络的应用范围越来越广，其研究已成为无线网络领域的重要课题。无线传感器网络有其自身的特点：节点能量有限，节能性要求高；以数据为中心，需要在本地进行信息融合。因此，针对无线传感器网络的特点和用途，开发专用的通信协议已成为当前无线传感器网络领域内亟待研究的课题。 目前应用于无线传感器网络的路由协议分为平面路由协议和层次路由协议。本文分析了两类路由协议中的几种典型协议的特点，并针对这些协议的不足之处提出了两种基于HEED的簇问路由协议。一种是基于HEED的网关簇间路由协议ICRPG（Intor—Cluster Routing Protocol by Gateway Based on HEED），一种是基于HEED的数据相关簇间路由协议ICRPR（Inter—Cluster Routing Protocol of Relative Data Based on HEED）。 ICRPG是针对HEED协议中所有的簇首均要与基站直接通信而造成节点能量快速消耗的问题提出的。协议引入网关、中间簇首和中心簇首的概念。中间簇首和中心簇首通过网关可以进行通信，大大减少了直接与基站进行通信的簇首的数目，从而进一步均衡节点能量，延长了网络生命周期。协议在以下三个方面作了改进：①综合考虑节点与基站的距离及节点自身剩余能量两种因素，提出一种选择中心簇首和中间簇首的算法，使节点遵循距离优先、能量次之的原则在路由信息表中选择路由路径；②以网关为桥梁，建立中间簇首、网关和中心簇首之间的路由信息表，使中间簇首和中心簇首可以进行通信，达到减少与基站通信的簇首个数的目的；③每次数据传输完毕，进行路由表的更新，确保下次数据传输时选择剩余能量最大的网关和中心簇首，以此进一步达到均衡节点能量的目的。 ICRPR是一种结合数据融合技术和路由技术的簇间路由协议。传统的层次路由协议只是对簇内的数据进行了融合，但是在实际的应用中，一个区域当中的数据往往也具有相关性，通过融合这些数据可以极大地节省能耗。ICRPR通过确定数据相关的簇首集合，实现了对邻近区域中数据相关的簇首数据的融合，提高了无线传感器网络的效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究的背景和意义

1.2本文的工作

1.3本文章节安排

第2章无线传感器网络概述

2.1无线传感器网络的结构

2.2无线传感器网络的特点

2.3无线传感器网络的性能评价

2.4无线传感器网络的相关技术

2.4.1网络拓扑控制

2.4.2时间同步

2.4.3定位技术

2.4.4网络安全

2.5无线传感器网络的应用

2.6本章小结

第3章无线传感器网络路由协议研究

3.1平面路由协议

3.1.1 Flooding

3.1.2 SPIN

3.1.3 SAR

3.1.4定向扩散

3.2层次路由协议

3.2.1 LEACH协议

3.2.2 TEEN协议

3.2.3 PEGASIS协议

3.2.4 HEED协议

3.3无线传感器网络协议的特点

3.4本章小结

第4章基于HEED的网关簇间路由协议-ICRPG

4.1 ICKPG协议的基本思想

4.2系统模型

4.2.1能量参考模型分析

4.2.2数据结构定义

4.3 ICRPG协议过程分析

4.3.1簇形成阶段

4.3.2 LArea形成阶段

4.3.3簇间路由组织阶段

4.3.4数据传输阶段

4.4 ICRPG协议的性能分析

4.5仿真实验

4.5.1 OMNeT++简介

4.5.2 OMNeT++的基本组件

4.5.3仿真模型

4.5.4.仿真结果

4.6本章小结

第5章基于HEED的数据相关簇间路由协议-ICRPR

5.1 ICRPR协议的基本思想

5.2 ICRPR协议的设计

5.2.1确定相关簇首节点集合

5.2.2相关数据的融合

5.2.3数据相关簇首数目的计算

5.3 ICRPR协议的性能分析

5.4仿真实验

5.4.1实验设计

5.4.2实验结果

5.5本章小结

第6章结束语

参考文献

致谢

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