《无线传感网多级汇聚路由协议研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线传感网多级汇聚路由协议研究（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、AR e s e r c ho fM u l t i - l e v e lA g g r e g a t i o nR o u t i n gP r o t o c o l s f o rW i r e l e s sS e n s o rN e t w o r k s M a jo r ：C o m p u t e rA p p l i c a t i o n D i r e c t i o no fS t u d y ：W i r e l e s sS e n s o rN e t w o r k s G r a d u a t eS t u d e n t ： W a n g Y i
2、S u p e r v i s o r ：P r o Y a n g X i a n g C o l l e g eo fI n f o r m a t i o nS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g G u i l i nU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y J u n e ，2 0 1 0t oA p r i l ，2 0 11 -_-_-_I I lrr lF III i ifl r l jr lIII Y 19 4 10 5 0 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈
3、交的论文是本人在导帅指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者( 签字) ：墨篷 签字日期：盘丝：笸：维 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借 阅。本人授权( 学校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩
4、印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：互义 签字日期：为f 年占月I f - 日 新签字：砌旖 签- 7 日期：如f 年移月 无线传感器网络路由协议在整个无线传感嘲体系中起着关键的作用，路由协 议的好坏直接决定了网络的性能、生存期、健壮性等指标。本文主要针对无线传 感网中的路由协议，分析比对了现有的几种典型的路由协议，并提出了一种基于 地理位置信息的多级汇聚路由方法。论文完成了以下工作： ( 1 ) 描述无线传感网的硬件和软件
5、体系结构，分析与传统网络相比独具的特 点，并介绍了现今无线传感网路由协议的研究背景与意义。 ( 2 ) 从传感器节点和网络层面研究了无线传感网的关键技术，包括节点的硬 件设计技术：电源设计、低功耗芯片技术、无线通信技术等；网络层的低能耗介 质访问控制( M A C ) 协议、能量高效路由协议、网络规划与覆盖、拓扑控制技 术、节点定位技术，重点介绍了网络覆盖中的区域覆盖、点覆盖、栅栏覆盖和定 位技术中常用的三种方法。分析了路由协议技术中面临的挑战。 ( 3 ) 详细研究对比了平面型路由协议和层次型路由协议中几种具有代表性的 协议，研究它们的工作原理，分析它们的特点和缺陷。重点研究了无线传感网中
6、的多级汇聚方法H E P A S ，H E P A S 协议通过对L E A C H 扩展，把整个网络划分为多个 层级，证明了随着级数的增加，网络的总耗能呈现逐渐下降的趋势。分析了H E P A S 的缺点，在此基础上改进了一种基于地理位置信息的多级汇聚方法M R B L 。协议 通过将目标区域划分成等面积圆环区域进行分级，不同的层级生成汇聚节点A N 的概率不同，通过对汇聚节点在不同层级数量的控制来均衡网络中节点的能耗， 避免了簇问路由的路由回路的问题。详细设计了簇间路由的形成方法，协议的状 态转换过程，并对其进行初步的能耗分析。 ( 4 ) 在M a t l a b 环境下对协议不同的分级
7、进行仿真和分析。证明了改进协议 在一定分级下的可行性。当分级数在2 - 4 间，通过与L E A C H 协议的对比，I m R B L 在提高存活节点的数量和延长网络生存期有明显的改善，使网络的能量得到了充 分而有效的利用；当分级数为4 时，各项指标相比3 级时又略有下降，并得到结 论，M R B L 在目标区域不变的情况下，存在一个最优的分级。并对3 级网络中各 级的能量消耗进行仿真分析，验证了各级的能耗基本保持着很好的一致，能量消 耗比较均匀，很好的解决了路由空洞的问题。 ( 5 ) 总结本文的主要研究内容和创新改进，以及接下来需要完成的工作。 关键词：无线传感器网络，生存期，路由协议，
8、多级汇聚，路由空洞，路由回路 桂林理丁大学硕- j 二学位论文 A b s t r a c t R o u t i n gp r o t o c o lf o rw i r e l e s ss e n s o rn e t w o r k sp l a y sak e yr o l e i nt h ew h o l e w i r e l e s ss e n s o rn e t w o r ks y s t e m ，i td e t e r m i n e st h en e t w o r k s p e r f o r m a n c e 、s u r v i v a l 、 r
9、 o b u s t n e s sa n ds o m eo t h e ri n d i c a t o r s I nt h i sp a p e r , f o rt h ew i r e l e s ss e n s o rn e t w o r k r o u t i n gp r o t o c o l s ，w ea n a l y s i s e da n dc o m p a r e do fs e v e r a lt y p i c a le x i s t i n gr o u t i n g p r o t o c o l s ，a n dp r e s e n t
10、 e dam u l t i l e v e lr o u t i n gm e t h o db a s e do nl o c a t i o ni n f o r m a t i o n T h i sp a p e rc o m p l e t e df o l l o w i n gw o r k ： ( 1 ) I nt h ep a p e r , w ed e s c r i b e dt h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r e a r c h i t e c t u r ef o r w i r e l e s ss e n s o rn
11、 e t w o r k s ，a n a l y s i s e da n dc o m p a r e dt ot r a d i t i o n a ln e t w o r k st h a tt h e u n i q u ec h a r a c t e r i s t i c si th a s ，t h e ni n t r o d u c e dt h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n to ft h e r o u t i n gp r o t o c 0 1 ( 2 ) R e s e a r c h e dt h
12、ek e yt e c h n o l o g yi nt h es e n s o rn o d e sa n dt h en e t w o r kl e v e l f o rw i r e l e s ss e n s o rn e t w o r k s ，i n c l u d i n gn o d e Sh a r d w a r ed e s i g n ：p o w e r d e s i g n 、l o w p o w e rc h i pt e c h n o l o g y 、w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c
13、h n o l o g ya n dS Oo n ；n e t w o r k l a y e r ：l o w - p o w e rm e d i aa c c e s sc o n t r o l ( M A C ) p r o t o c o l ，e n e r g ye f f i c i e n tr o u t i n g p r o t o c o l s ，n e t w o r kp l a n n i n g a n dc o v e r a g e ，t o p o l o g yc o n t r o l ，n o d e p o s i t i o n i n g
14、 t e c h n o l o g y , f o c u s i n go nt h en e t w o r kc o v e r a g eo fr e g i o n a lc o v e r a g e ，p o i n tc o v e r a g e ， f e n c ec o v e r a g ea n dt h r e ew a y sc o m m o n l yu s e di np o s i t i o n i n gt e c h n o l o g y A tl a s t ，w e a n a l y z e dt h ec h a l l e n g e
15、 st h a tt h er o u t i n gp r o t o c o lf a c e d ( 3 ) D e t a i l e ds e v e r a lt y p i c a lp r o t o c o l so fp l a n a rh i e r a r c h i c a lr o u t i n gp r o t o c o l sa n d l e v e lr o u t i n gp r o t o c o l s ，s t u d i e dh o w t h e yw o r k ，a n a l y z e dt h e i rc h a r a c
16、 t e r i s t i c sa n d d e f e c t s F o c u so nt h ew i r e l e s ss e n s o rn e t w o r ki nm u l t i l e v e la g g r e g a t i o nm e t h o d H E P A S I nH E P A S ，w h i c he x t e n d e db yL E A C H ，t h ew h o l en e t w o r ki sd i v i d e di n t o m u l t i p l el e v e l s ，s h o w a ni n c r e a s ew i t ht h e s e r i e s ，t h e n e t w o r k St o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o nt r e
