无线传感器网络能量均衡的分簇路由算法研究（硕士毕业论文）.doc
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无线传感器网络能量均衡的分簇路由算法研究（硕士毕业论文）,1、摘要在大规模的传感器网络环境中，如何节约节点的能量从而提高网络的存活期，路由协议的设计至关重要。提出合理的路由策略，减少传感器节点的能量消耗并最终延长整个网络的生命周期是本文的研究重点。本文从无线传感器网络的体系结构入手，分析了现有的典型路由算法和节省能耗的策略，对leach路由算法进行了详细的研究与探讨。leac...
内容介绍
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1、摘要
在大规模的传感器网络环境中，如何节约节点的能量从而提高网络的存活期，路由协议的设计至关重要。提出合理的路由策略，减少传感器节点的能量消耗并最终延长整个网络的生命周期是本文的研究重点。
本文从无线传感器网络的体系结构入手，分析了现有的典型路由算法和节省能耗的策略，对LEACH路由算法进行了详细的研究与探讨。LEACH路由算法提出了分簇的思想；通过数据融合技术，减少了数据的传输量，节省了节点能量；在簇内等概率地逐轮选举簇首，使得节点负荷均衡，延长了整个网络的生命周期。
论文通过NS2系统仿真工具搭建了无线传感器网络的仿真平台，在此平台的基础上，对LEACH路由协议及本文提出的改进算法进行了仿真验证。仿真结果指出，本文提出的能量均衡的分簇算法在节省节点能耗、均衡能量、延长网络生命周期、提高传输效率等方面相对原有协议都有相当程度的改善，具有较好的节能特性。
2、目录
Abstract 2
第1章 绪论 4
1.1无线传感器网络的发展历程和现状 4
1.1.1 无线传感器网络的发展历程 4
1.1.2 无线传感器网络的发展现状 4
1.2 本文的研究背景和意义 5
1.3 本文的主要研究内容 5
第2章 无线传感器网络的体系结构 7
2.1 无线传感器网络的概念 7
2.1.1 无线传感器网络的定义 7
2.1.2 无线传感器网络的特点 7
2.1.3 无线传感器网络的应用 9
2.1.4 无线传感器网络的关键技术 10
2.2 无线传感器网络的体系结构 11
2.2.1 节点结构 11
2.2.2 网络结构 12
2.2.3 拓扑结构 13
2.3 网络协议栈 14
2.4 本章小结 15
第3章 无线传感器网络路由协议分析及比较 16
3.1 无线传感器网络路由协议的概述 16
3.1.1 无线传感器网络路由协议的特点 16
3.1.2 无线传感器网络路由协议的分类 17
3.1.3 无线传感器网络路由协议的性能衡量标准 17
3.2 典型路由协议分析 18
3.2.1平面路由协议 18
3.2.2 层次路由协议 21
3.2.3 基于位置的路由协议 25
3.4 无线传感器网络路由协议分析 26
3.4.1 平面与层次路由协议的比较 26
3.4.2 各种路由协议比较 27
3.4.3路由协议的节能策略 28
3.4.4 路由协议的发展趋势 28
3.5 本章小结 29
第4章 能量均衡的分簇路由算法的研究 30
4.1 问题的提出 30
4.2能量均衡的路由协议分析 31
4.2.1 单跳网络与多跳网络能耗分析 31
4.2.2 能量均衡分析 32
4.3能量均衡的分簇路由协议的实现 33
4.3.1 网络模型 33
4.3.2 节点工作方式 33
4.3.3 均衡能量的簇的划分 34
4.3.4 簇首的选举 35
4.3.2 簇间多跳通信模式 36
4.3.4 路由机制 38
4.4 本章小结 39
第5章 对协议的仿真与分析 40
5.1 NS2仿真平台的介绍 40
5.1.1 NS2概述 40
5.1.2 NS2仿真体系结构 41
5.1.3 NS2仿真机制 43
5.2 LEACH路由协议仿真模型 44
5.2.1传感器节点模型 44
5.2.3 仿真的参数 45
5.2.3 仿真的运行 46
5.3 性能分析 48
5.3.1能耗分析 48
5.3.2 传输效率 49
5.3.4 网络寿命 49
5.4本章小结 50
第6章 结论 51
6.1 全文工作总结 51
6.2 未来工作展望 51
参考文献 53
致 谢 57
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 58
附录B 符号和缩略词说明 59
3、参考文献
Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks． In:1st International Workshop on Parallel and Distributed Computing Issues in Wireless Networks and Mobile Computing， April 2001， pp．23-27．
［12］ C． Intanagonwiwat， R． Govindan， D． Estrin． Directed Diffusion：a Scalable and Robust Communication Paradigm for Sensor Networks． In Proc． 6th Annu． ACM/IEEE Int． Conf． Mobile Computing and Networking (Mo- bicom} 2000)．2000， pp．56-67．
［13］ C． Intanagonwiwat， D． Estrin， et al． Directed Diffusion for Wireless Sensor Networking． IEEE/ACMT RANSACTIONS ON NETWORKING， Vol． 11， No．1， 2003， pp．2-15．
［14］ S． Lindsey， C． Raghavendra． PEGASIS：Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems． IEEE Aerospace Conf． Proc， Vol．3， 9-16．
［15］ 李兴凯，谭永东．无线传感器网络协议栈分析[J]．传感器世界．2005， 11(11)．
Y，Cayirci E． A survey on networks． IEEE Communication Magazine， 2002， 40(8): 102-114．
［19］ Akyildiz I F， Su W， Sankarasubramaniam Y， et al．
在大规模的传感器网络环境中，如何节约节点的能量从而提高网络的存活期，路由协议的设计至关重要。提出合理的路由策略，减少传感器节点的能量消耗并最终延长整个网络的生命周期是本文的研究重点。
本文从无线传感器网络的体系结构入手，分析了现有的典型路由算法和节省能耗的策略，对LEACH路由算法进行了详细的研究与探讨。LEACH路由算法提出了分簇的思想；通过数据融合技术，减少了数据的传输量，节省了节点能量；在簇内等概率地逐轮选举簇首，使得节点负荷均衡，延长了整个网络的生命周期。
论文通过NS2系统仿真工具搭建了无线传感器网络的仿真平台，在此平台的基础上，对LEACH路由协议及本文提出的改进算法进行了仿真验证。仿真结果指出，本文提出的能量均衡的分簇算法在节省节点能耗、均衡能量、延长网络生命周期、提高传输效率等方面相对原有协议都有相当程度的改善，具有较好的节能特性。
2、目录
Abstract 2
第1章 绪论 4
1.1无线传感器网络的发展历程和现状 4
1.1.1 无线传感器网络的发展历程 4
1.1.2 无线传感器网络的发展现状 4
1.2 本文的研究背景和意义 5
1.3 本文的主要研究内容 5
第2章 无线传感器网络的体系结构 7
2.1 无线传感器网络的概念 7
2.1.1 无线传感器网络的定义 7
2.1.2 无线传感器网络的特点 7
2.1.3 无线传感器网络的应用 9
2.1.4 无线传感器网络的关键技术 10
2.2 无线传感器网络的体系结构 11
2.2.1 节点结构 11
2.2.2 网络结构 12
2.2.3 拓扑结构 13
2.3 网络协议栈 14
2.4 本章小结 15
第3章 无线传感器网络路由协议分析及比较 16
3.1 无线传感器网络路由协议的概述 16
3.1.1 无线传感器网络路由协议的特点 16
3.1.2 无线传感器网络路由协议的分类 17
3.1.3 无线传感器网络路由协议的性能衡量标准 17
3.2 典型路由协议分析 18
3.2.1平面路由协议 18
3.2.2 层次路由协议 21
3.2.3 基于位置的路由协议 25
3.4 无线传感器网络路由协议分析 26
3.4.1 平面与层次路由协议的比较 26
3.4.2 各种路由协议比较 27
3.4.3路由协议的节能策略 28
3.4.4 路由协议的发展趋势 28
3.5 本章小结 29
第4章 能量均衡的分簇路由算法的研究 30
4.1 问题的提出 30
4.2能量均衡的路由协议分析 31
4.2.1 单跳网络与多跳网络能耗分析 31
4.2.2 能量均衡分析 32
4.3能量均衡的分簇路由协议的实现 33
4.3.1 网络模型 33
4.3.2 节点工作方式 33
4.3.3 均衡能量的簇的划分 34
4.3.4 簇首的选举 35
4.3.2 簇间多跳通信模式 36
4.3.4 路由机制 38
4.4 本章小结 39
第5章 对协议的仿真与分析 40
5.1 NS2仿真平台的介绍 40
5.1.1 NS2概述 40
5.1.2 NS2仿真体系结构 41
5.1.3 NS2仿真机制 43
5.2 LEACH路由协议仿真模型 44
5.2.1传感器节点模型 44
5.2.3 仿真的参数 45
5.2.3 仿真的运行 46
5.3 性能分析 48
5.3.1能耗分析 48
5.3.2 传输效率 49
5.3.4 网络寿命 49
5.4本章小结 50
第6章 结论 51
6.1 全文工作总结 51
6.2 未来工作展望 51
参考文献 53
致 谢 57
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 58
附录B 符号和缩略词说明 59
3、参考文献
Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks． In:1st International Workshop on Parallel and Distributed Computing Issues in Wireless Networks and Mobile Computing， April 2001， pp．23-27．
［12］ C． Intanagonwiwat， R． Govindan， D． Estrin． Directed Diffusion：a Scalable and Robust Communication Paradigm for Sensor Networks． In Proc． 6th Annu． ACM/IEEE Int． Conf． Mobile Computing and Networking (Mo- bicom} 2000)．2000， pp．56-67．
［13］ C． Intanagonwiwat， D． Estrin， et al． Directed Diffusion for Wireless Sensor Networking． IEEE/ACMT RANSACTIONS ON NETWORKING， Vol． 11， No．1， 2003， pp．2-15．
［14］ S． Lindsey， C． Raghavendra． PEGASIS：Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems． IEEE Aerospace Conf． Proc， Vol．3， 9-16．
［15］ 李兴凯，谭永东．无线传感器网络协议栈分析[J]．传感器世界．2005， 11(11)．
Y，Cayirci E． A survey on networks． IEEE Communication Magazine， 2002， 40(8): 102-114．
［19］ Akyildiz I F， Su W， Sankarasubramaniam Y， et al．
