异构无线传感器网络能量均衡分簇路由协议研究与设计

摘要

无线传感器网络涉及传感器技术、微电子技术、通信技术，是一种新型的多学科交叉的网络通信技术。无线传感器网络是由在监测区域内部署的大量传感器节点构成。传感器节点通过一定的方式形成网络，然后把监测到的数据层层传送到基站。但是节点结构简单，资源有限，在组网的过程中，需要节约网络的能量消耗。如果网络部署在恶劣的野外环境下，路由的鲁棒性也需要设计。
　　本论文的选题是基于龙门山泥石流地震监测项目。在项目中，网络部署在恶劣的野外环境下，传感器节点的能量消耗和数据传输鲁棒性都需要考虑。鉴于这种网络场景，现有的路由协议不能很好地满足项目要求。因此本文基于此选题，设计了一种节能并且保证一定鲁棒性的路由协议。基于全网能量均衡的分析，本文计算出了传感器节点不同的监测半径，通过不同的半径形成监测区域大小不同的簇，有效地缓解了热区问题和能量均衡。本文不仅采用了非均匀分簇的思想，而且加入路由维护和修复机制，很好的保证了网络的节能和可靠性。仿真结果也证实了本协议在节能和鲁棒性方面的改进。
　　本文取得了以下成果：第一，根据网络部署情况，设计了网络架构；第二，为了达到节能的目的，本文设计了一种能量均衡的非均匀分簇路由协议。第三，为了保证网络一定的鲁棒性，在成簇的过程中，每个簇选取了一个备用簇头节点。第四，协议中设计了路由维护机制和路由修复机制。第五，采用了NS2仿真了本文所提出的路由方案，并且仿真结果符合网络要求。

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缩略语

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2本文的研究意义

1.3本文的研究工作

1.4论文组织结构

第二章 无线传感器网络路由协议研究

2.1 WSN路由分类

2.2基于层次的路由协议

2.3其它常见路由协议

2.4本章小结

第三章 异构无线传感器网络架构

3.1需求分析

3.2网络架构设计

3.3本章小结

第四章 能量均衡非均匀分簇路由算法

4.1节点能量模型

4.2系统模型

4.3全网能耗分析

4.4分簇算法设计

4.5本章小结

第五章 能量均衡非均匀分簇路由协议实现

5.1协议设计思路

5.2网络初始化

5.3簇头节点选取

5.4备用簇头的选取

5.5下一跳节点选取

5.6端到端可靠通信

5.7簇的维护机制

5.8 EBNC路由修复

5.9 IAODV协议

5.10 本章小结

第六章 路由协议仿真与性能分析

6.1 NS2仿真工具

6.2节点模型

6.3仿真场景及参数设定

6.4仿真代码修改

6.5仿真结果分析

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果