无线传感器网络的节能路由及其优化研究

【摘要】： 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量具有通信与计算能力的微小传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息,并发送给观察者。随着基于微机电系统的传感器技术、低能耗电子和射频技术的不断进步,低能耗、廉价的无线微传感器得以大规模应用,相应的无线传感器网络也得以广泛应用,可以应用于军事、商业、医疗救护、环境监测等诸多领域。 由于传感器节点大多采用电池供电,电源能量受到限制,因此,节能和延长网络生存时间是无线传感器网络研究领域的热点问题。设计一种既能节约能量,又能延长网络生存时间,还能使数据分组传递延时小的路由,对传感器网络的有效运转是极为关键的。这就是本文的研究要点。 一些节能路由算法虽然降低了网络的能耗,但由于某几个枢纽节点承担了过多的数据转发任务,使其电能过早衰竭,导致了网络生存时间的缩短。针对这一问题,本文着眼于能耗和网络生存时间,综合考虑网络中节点的剩余能量和节点间传输数据的能量需求,通过构造“比例权值”与“和权值”两种权值函数,基于最短路径树算法,提出了“比例权值路由算法”(Ratio-W)与“和权值路由算法”(Sum-W),并对之进行仿真实验与分析。仿真实验表明,本文所提出的算法可以延长网络生存时间,并使能耗经济有效,比一些已有国际知名算法更优。 【关键词】：无线传感器网络 路由 节能 网络生存时间
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-22
• 1.1 无线传感器网络概述7-15
• 1.1.1 无线传感器网络的基本概念7-8
• 1.1.2 WSN与Ad hoc网络8-10
• 1.1.3 无线传感器网络的系统结构10-11
• 1.1.4 无线传感器网络的基本特点11-13
• 1.1.5 无线传感器网络的主要应用13-15
• 1.2 无线传感器网络的发展过程15-17
• 1.2.1 无线传感器网络的发展15-17
• 1.2.2 无线传感器网络的关键技术17
• 1.3 论文研究内容及国内外研究现状17-20
• 1.4 论文的主要创新之处20-21
• 1.5 本文的结构编排21
• 1.6 本章小结21-22
• 2 无线传感器网络的路由及节能技术22-38
• 2.1 无线传感器网络路由22-24
• 2.2 无线传感器网络的路由分类24-34
• 2.2.1 以数据为中心的平面路由24-27
• 2.2.2 网络分层路由27-29
• 2.2.3 基于查询的路由29-30
• 2.2.4 地理位置路由30-32
• 2.2.5 能量感知路由32-34
• 2.2.6 基于QoS的路由34
• 2.3 无线传感器网络的节能技术34-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 无线传感器网络优化生存时间的节能路由38-45
• 3.1 背景知识38-42
• 3.1.1 最小生成树38-39
• 3.1.2 最短路径树39-41
• 3.1.3 系统假设与能耗模型41-42
• 3.2 优化生存时间的节能路由42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 4 Ratio-W与Sum-W路由算法的实验与分析45-51
• 4.1 Ratio-W与Sum-W算法的实现45
• 4.2 实验基础45-46
• 4.3 节能路由算法比较46-47
• 4.4 算法的参数研究47-50
• 4.4.1 比例权值算法的参数研究47-49
• 4.4.2 和权值算法的参数研究49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 结论与展望51-53
• 5.1 论文工作的总结51
• 5.2 未来的展望51-53
• 参考文献53-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间主要科研成果59

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