工业无线传感器网络节能路由技术研究与仿真实现

【摘要】：随着计算机、通信和网络技术的飞速发展,无线传感器网络的应用领域越来越广。在工业环境领域,由于其自身环境的严酷性,面临的危险也很多,因此将无线传感器技术应用于工业环境中,将会带来传统工业无法比拟的优势。但是,由于其工业环境干扰性以及无线节点能量资源受限等因素,传统的无线传感器网络的路由机制已无法满足工业应用对于数据传输的实时性、可靠性以及节能性的要求,设计面向工业无线传感器网络的节能路由技术已经成为国内外专家与学者研究的热点问题。 在国内外专家与学者的研究基础之上,本文分析了原有的经典AODV协议特点,针对AODV协议的不足之处即没有考虑到节点能量方面的问题,提出了一种基于能量均衡的路由机制,将节点的能量作为主要考虑因素,并对数据转发时延做了相应的改进,在实现网络节点能量均衡的同时,降低了网络延迟,提高了整个网络的生命周期。此外,针对工业无线传感器网络的节能需求,提出一种基于能量的自调节SELF路由机制,通过根据节点的剩余能量选择从源节点到目的节点的合适路由,在保证能量消耗均衡的基础之上,当数据传输过程中某节点能量低于能量域值时,采取自我调节机制,使得网络不会因为某个节点的失效而影响整个网络,降低网络丢包率,提高数据传输的有效性的同时,延长网络生存时间。 基于NS2的仿真平台,对本文设计的基于能量均衡的EAODV路由机制和自调节的SELF路由机制以及经典路由协议AODV进行仿真实现,并对仿真结果进行分析。通过与经典路由机制AODV相比,本文设计的路由机制均能够以更少的能耗和较低的延迟来保证数据的传输可靠性,同时延长网络的生命周期。 【关键词】：工业无线传感器网络 路由机制 节能路由算法 NS2
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 研究背景及意义10-14
• 1.1.1 无线传感器网络概述10-12
• 1.1.2 工业无线传感器网络12-13
• 1.1.3 研究意义13-14
• 1.2 工业无线传感器网络研究现状14-22
• 1.2.1 关键技术研究进展14-15
• 1.2.2 标准化研究进展15-20
• 1.2.3 技术挑战与设计目标20-22
• 1.3 论文研究内容与组织结构22-23
• 1.4 课题来源23-24
• 第2章 工业无线传感器网络路由协议24-32
• 2.1 路由协议分类24-25
• 2.2 节能路由协议的研究25-29
• 2.2.1 经典节能路由协议25-28
• 2.2.2 能量感知路由协议28-29
• 2.3 节能路由协议设计指标29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 一种基于能量均衡的EAODV协议的研究与设计32-50
• 3.1 提出背景32-34
• 3.1.1 AODV工作流程32-33
• 3.1.2 AODV协议特点33-34
• 3.2 算法思想34-35
• 3.3 EAODV协议设计35-40
• 3.3.1 算法总体设计35-37
• 3.3.2 消息格式设计37-39
• 3.3.3 路由表设计39-40
• 3.4 EAODV协议的工作流程40-48
• 3.4.1 路由发起阶段40-45
• 3.4.2 路由维护流程45-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 一种基于能量自调节SELF协议的研究与设计50-62
• 4.1 提出背景50-51
• 4.2 算法思想51-52
• 4.3 SELF协议设计52-57
• 4.3.1 算法总体设计52-54
• 4.3.2 消息格式设计54-56
• 4.3.3 路由表格式设计56-57
• 4.4 SELF协议工作流程57-60
• 4.4.1 信息收集阶段58
• 4.4.2 路由发现阶段58-59
• 4.4.3 自调节机制阶段59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第5章 仿真实现与性能分析62-72
• 5.1 NS2仿真平台62-64
• 5.1.1 NS2简介62
• 5.1.2 NS2的层次结构与功能模块62-64
• 5.1.3 NS2模拟方法与一般过程64
• 5.2 仿真实现64-68
• 5.2.1 用C++建立新协议65-66
• 5.2.2 仿真模型66-68
• 5.3 仿真结果分析68-71
• 5.3.1 能量有效性比较分析68-69
• 5.3.2 传统性能比较分析69-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第6章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80

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