基于Sink节点移动的WSN节能路由协议的研究

【摘要】：无线传感器网络在军事、工业、民用等诸多方面拥有广泛的应用前景,是目前的研究热点之一。传统无线传感器网络的突出特点是在固定区域内静态节点随机散布,节点数据通过多跳方式进行传输。带来的突出问题是网络中越靠近汇聚节点(Sink)的周边节点能量消耗越快,最终因为靠近Sink的周边节点能量失效导致整个无线传感器网络处于瘫痪状态。近年来随着技术的发展,在无线传感器网络中引进多个可移动Sink节点成为可能,进而解决了这个“热点”问题,但同时也给路由协议带来了其他困难。 本文在介绍了当前主要无线传感器网络路由协议的同时,分析了引用可移动Sink节点的无线传感器网络路由协议的特点和性能,并总结了当前基于可移动Sink节点路由协议算法存在的问题。通过对TTDD[10]路由算法的性能分析,试图在算法中设计一种可控的Sink节点移动策略,实现无线传感器网络生存时间的延长。 本论文的研究内容和创新工作主要体现在以下几方面： 1.对传统静态无线传感器网络中的四类路由协议算法进行研究比较,分析了它们在无线传感器网络应用中的优点和不足。 2.对基于移动Sink节点的无线传感器网络路由算法进行了分类及描述,并对现阶段该类路由算法中应用的Sink节点移动策略进行概述和比较。 3.设计了改进型TTDD路由算法(ATTDD),在原有算法基础上引入了基于节点剩余能量的Sink节点可控移动策略。通过对比SODD分析了其通信开销和冗余开销,改进型TTDD路由算法在多移动Sink节点无线传感器网络中减少了大量的网络开销,从而延长了网络的生存时间。 4.在研究后期对改进型TTDD路由算法进行仿真分析,从网络生存时间、数据包传输成功率和网络平均时延三方面与TTDD路由算法做对比。从结果中得出结论：改进型TTDD路由算法比原TTDD路由算法具有更好的数据包传输成功率而且在少量低速可移动Sink节点的网络中延长了网络的生存时间。 【关键词】：无线传感器网络 移动网关节点 移动策略 网络生存时间
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP212.9;TN915.04
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-14
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究的目的和意义12-13
• 1.3 论文的组织结构13-14
• 2 无线传感器网络路由协议概述14-25
• 2.1 无线传感器网络路由协议的分类14-15
• 2.2 以数据为中心的路由协议15-17
• 2.2.1 SPIN路由算法15-16
• 2.2.2 DD路由算法16-17
• 2.3 集群结构路由协议17-20
• 2.3.1 LEACH路由算法17-19
• 2.3.2 TTDD路由算法19-20
• 2.4 地理位置信息的路由协议20-22
• 2.4.1 GPSR路由算法20-22
• 2.5 基于QoS的路由信息22-24
• 2.5.1 SAR协议22-23
• 2.5.2 SPEED协议23-24
• 2.6 路由协议性能综述24
• 2.7 本章小结24-25
• 3 基于可移动Sink节点的路由协议概述及移动策略分析25-34
• 3.1 MSWSN路由协议分析与比较25-30
• 3.1.1 MSWSN路由协议的特征和分类26-28
• 3.1.2 MSWSN几种典型路由协议的介绍28-30
• 3.1.3 MSWSN路由协议的比较30
• 3.2 MSWSN中Sink节点的移动策略分析30-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 改进型TTDD路由算法及网络开销分析34-47
• 4.1 改进型TTDD路由算法通信法则的建立34-41
• 4.1.1 转发网格的建立35-36
• 4.1.2 Sink节点在静止状态下的数据查询和接收36-37
• 4.1.3 Sink节点的移动策略37-41
• 4.2 网络开销分析41-46
• 4.2.1 参数与模型41-42
• 4.2.2 通信开销分析42-44
• 4.2.3 冗余开销分析44-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 改进型TTDD路由算法仿真及性能分析47-55
• 5.1 仿真环境47-48
• 5.2 数据包传输成功率仿真分析48-50
• 5.3 网络生存时间仿真分析50-52
• 5.4 平均时延仿真分析52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 总结及展望55-57
• 6.1 总结55
• 6.2 研究展望55-57
• 参考文献57-59
• 作者简历59-61
• 学位论文数据集61

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