三维K覆盖无线传感器网络路由协议

摘要

近些年随着微机电技术、MEMS制造技术以及计算机和网络技术的快速发展，传感器技术正朝着微型化、智能化、网络化、集成化的方向发展。如今，无线传感器网络是应对解决复杂环境自适应检测的重要手段。无线传感器网络将信息的获取、传输和处理进行了融合，广泛的应用于军事、民生、经济等方面。可以预计，这项新技术的发展和广泛应用，将极大地影响人类的社会生活，掀起新的产业浪潮。
　　 本文针对LEACH协议存在的能量消耗过快问题进行了改进，在延长节点存活时间和节约网络能耗上取得了一定的成效，并将此改进推广到了三维模型，亦得到了相同结果。论文取得的主要成果如下:
　　 (1)在二维环境中对LEACH协议进行了改进，得到了改进后的数学描述，对数学模型利用Linux下网络仿真工具--NS2进行了仿真研究，仿真结果证实了对能耗的改进，延长了存活时间。
　　 (2)针对三维和二维环境中模型的区别，将改进协议推广到三维环境中，做了数学推导和模型建立，并利用NS2对三维LEACH改进协议也进行仿真，得出和二维条件下相同的结论。
　　 (3)根据传感器通信模型的理论，提出了二维k覆盖的Reuleaux三角形和三维k覆盖的Reuleaux四面体两种数学模型。并利用该模型找到覆盖度和连通性之间的关系，且进行了仿真研究，得到覆盖度越高，连通性越强的结论，对传感器网络的可靠传输具有一定的理论指导意义。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 WSN的发展历程及其特点

1．3 WSN的应用

1．4 WSN存在的问题

1．5 课题意义和研究内容

1．6 论文结构

第二章 WSN概述

2．1 WSN体系结构

2．1．1 传感器节点结构

2．1．2 传感器网络体系结构

2．2 WSN路由协议分析

2．2．1 平面路由协议

2．2．2 分层路由协议

2．3 WSN覆盖问题综述

2．4 本章小结

第三章 引入能量约束的LEACH改进协议

3．1 引入能量约束的LEACH改进协议

3．1．1 簇头的选举算法

3．1．2 分簇算法

3．1．3 数据的稳定传输

3．2 改进协议验证

3．3 改进协议最优簇头数求解

3．3．1 二维最优簇头求解

3．4．2 三维最优簇头求解

3．4 仿真模型建立

3．4．1 通信模型

3．4．2 无线传感器网络能耗模型

3．4．3 数据传输模型

3．4．4 WSN节点模型

3．4．5 Sink节点模型

3．4．6 通信协议层模型

3．4．7 网络模型

3．5 本章小结

第四章 NS2仿真与分析

4．1 NS2仿真介绍

4．2 NS2的安装

4．3 仿真分析

4．3．1 网络仿真参数

4．3．2 关键指标

4．3．3 二维Sink节点位置仿真

4．3．4 二维最优簇头数

4．3．5 二维仿真对比

4．3．6 三维最优簇头数仿真

4．3．7 三维仿真分析

4．4 小结

第五章 k通信覆盖研究

5．1 k覆盖模型

5．2 k覆盖模型仿真分析

5．3 本章小结

第六章 结束语

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

学期间的研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书