无线传感器网络基于聚簇的路由协议的研究

摘要

本文在对大量路由算法分析的基础上提出了两种新的路由协议，一种为基于聚簇的多跳路由协议CBMRP，另一种为基于聚簇的路径增强协议CBPSP。 CBMRP基于聚簇的思想，还创新性地引入网关和簇标识的概念，数据传输阶段，簇首节点查询自己构建的路由表，并结合表中簇标识和网关剩余能量作为启发参数选择网关，使得数据通过网关在簇首间进行转发，并最终传送到基站。协议采用的网关节点和簇首节点转发的方式能够有效均衡节点能耗，有利于网络规模扩展和网络生命周期的延长。同时该协议支持网络动态建簇和簇间数据融合，是一个能量高效的协议。 CBPSP通过在监测子区域选举一个关键节点进行该区域节点采集数据的汇聚，有效消除数据的冗余，同时每次任务中只建立起关键节点到基站的传输路径，消除了在多个源节点存在情况下分别建立多条路径的弊端，该协议结合了基于聚簇的路由协议和定向扩散路由协议的优点，适用于固定划分子区域的不定期监测。 详细介绍了两种协议的思想和实现技术，并通过理论验证分别分析了两种协议的优点，还采用OMNet++对CBMRP和传统基于聚簇的路由协议进行仿真实验结果对比，验证了该协议在均衡节点能耗和延长网络生命周期方面的有效性。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和关于学位论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2主要工作及章节安排

第2章无线传感器网络概述

2.1网络体系结构和节点构成

2.2无线传感器网络的特点

2.3无线传感器网络的应用

2.4无线传感器网络协议栈

2.5无线传感器网络性能指标

2.6本章小结

第3章无线传感器网络路由协议的研究现状

3.1无线传感器网络层协议需解决的问题

3.2平面路由协议

3.2.1 Flooding与Gossiping

3.2.2 SPIN

3.2.3定向扩散（Directed Diffusion)

3.3层次路由协议

3.3.1 LEACH与TEEN协议

3.3.2 PEGASIS协议

3.3.3 HEED协议

3.4基于位置的路由协议

3.4.1 GEAR

3.5本章小结

第4章基于聚簇的多跳路由协议

4.1 CBMRP的设计思想及其抽象模型

4.2 CBMRP中的模型

4.3 CBMRP的实现

4.4性能分析

4.5本章小结

第5章基于聚簇的路径增强协议

5.1 CBPSP的适用环境

5.2 CBPSP的设计

5.3 CBPSP算法归纳

5.4协议分析

5.5本章小结

第6章CBMRP实验仿真

6.1 OMNet++工具简介

6.2仿真文件的组成及编译

6.3实验设计

6.4实验结果对比

6.5本章小结

第7章结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文