无线传感器网络路由协议及节能机制研究

【摘要】：近年来，随着微机电系统技术的发展，无线传感器设备变的更小、更智能化，这使得无线传感器网络得到广泛应用及关注。然而，无线传感器网络的一些特点，如大规模、资源受限等，使得设计一个高效的传感器网络路由协议十分具有挑战性。 一方面，本文主要研究了基于蜂群行为的大规模无线传感器网络路由协议。首先，本文介绍了蜂群觅食的行为及其特点。然后，基于蜂群的觅食行为的特点重点介绍了BeeSensor协议的工作原理以及该协议的一些局限性。接着，本文在BeeSensor协议的基础上提出了一种适用于大规模无线传感器网络的路由协议，即Bee-Sensor-C协议。该协议通过引入了动态分簇、改进的多路径构造和智能路由维护机制，消除了BeeSensor协议不支持事件源附近数据并行传输等局限性，减少了网络控制开销，提高了网络能量有效性。最后，本文基于数学分析改进了Bee-Sensor-C协议，并且通过仿真验证了该协议的能量有效性及可扩展性。 另一方面，随着物联网等技术的广泛规模化应用，低频段的IEEE802.11ahWLAN成为新的研究焦点。本文针对IEEE802.11ah的应用场景，结合基本的802.11电源管理策略，提出了一个有效的节能机制，即GMDTIM。该协议可以支持多业务站点，采用分组调度及多个DTIM周期的方法，减少了站点不必要的信标侦听时间，并且缓解了系统因大量碰撞带来的能量浪费问题。 【关键词】：大规模无线传感器网络 BeeSensor IEEE802.11ah 节能机制
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN915.04;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势8-9
• 1.3 本文主要研究内容及本文结构9-11
• 第二章 无线传感器网络概述11-23
• 2.1 无线传感器网络的起源及发展12-13
• 2.2 无线传感器网络的特点及应用领域13-15
• 2.3 无线传感器网络关键技术15-16
• 2.4 无线传感器网络中的路由协议16-20
• 2.4.1 无线传感器网络路由协议设计要求16
• 2.4.2 无线传感器网络中传统的路由协议16-18
• 2.4.3 无线传感器网络中基于群智能算法的路由协议18-20
• 2.5 IEEE 802.11ah 标准对传感器网络应用的支持20-21
• 2.6 本章小结21-23
• 第三章 Bee-Sensor-C 协议23-43
• 3.1 蜂群觅食行为及其特点23-24
• 3.2 BeeSensor 协议24-25
• 3.3 Bee-Sensor-C 协议25-31
• 3.4 数学分析31-33
• 3.4.1 系统模型31
• 3.4.2 Bee-Sensor-C 的路由开销及能量损耗分析31-33
• 3.5 基于数学分析对 Bee-Senor-C 协议改进33-35
• 3.6 仿真性能分析35-41
• 3.6.1 仿真场景设置35
• 3.6.2 仿真结果及分析35-41
• 3.7 本章小结41-43
• 第四章 IEEE 802.11ah 中基于 TIM 的节能机制的研究43-51
• 4.1 IEEE 802.11ah 标准的优势及挑战43-44
• 4.2 IEEE 802.11 基本电源管理策略44-45
• 4.3 GMDTIM 机制45-48
• 4.4 本章小结48-51
• 第五章 工作总结与展望51-53
• 致谢53-55
• 参考文献55-61
• 在读期间的研究成果61-62

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