树型无线传感器网络高能效路由策略的研究

发布时间：2017-05-18 20:11

  本文关键词：树型无线传感器网络高能效路由策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着网络规模的增大及硬件设备的更新,使得无线传感器网络系统变得越来越复杂,受节点体积、成本、资源的限制,其内存、计算能力有限,并且通常电池供电,无法实现能量的无限供应,所以近年来很多研究者致力于网络的拓扑控制、数据的路由转发及网络节点的能量均衡,以便最大限度的延长网络的生命周期。根据前人的工作,基于树型网络,本文提出了一种高能效的路由策略。首先,完成一个树型网络的自组织,在网络自组建过程中,根据非网络节点主动搜索汇聚节点还是被动选择,提出主动式和被动式自组织策略,非网络节点根据保存的可选汇聚节点的信息,均衡可选汇聚节点的跳数、剩余能量、子节点个数及节点之间距离等因素选择最优汇聚节点,然后申请加入网络。非网络节点加入网络成功之后,开始执行网络节点的功能。其次,网络组建完成之后,传感器节点进行数据的采集,并将数据发送给其汇聚节点,汇聚节点完成对数据的汇聚,然后转发到其汇聚节点,通过数据的层层汇聚层层转发,最终数据到达协调器节点,完成对整个监控区域的监测。在网络运行过程中,汇聚节点的能耗较大,同时距离协调器节点越近的节点能耗越大,所以为了均衡网络节点能耗,延长网络生命周期,当汇聚节点的能量变为上一次网络拓扑结构变化之后的R%时,选择删除最远子节点,进行网络的部分重组,动态调整网络拓扑结构。当网络通信链路失效或链路质量较低时,也需要动态的调整网络拓扑结构,完成网络的部分重组。在网络重组过程中,网络回环是必须避免的,文中给出了回环检查算法。最后,本文利用NS2进行模拟仿真实验及STM32W108 ZigBee芯片实际测试实验,实现文中高能效路由策略,通过多组对比实验,完成路由策略的验证。实验结果表明文中算法能够迅速的构建一个树型网络,主动性网络自组织比被动性网络自组织性能稍差。在网络规模增大的过程中,自组网时间、网络平均跳数增加幅度很小,网络数据包传输成功率很高,是一个可靠的网络。在网络运行过程中,文中路由策略能够均衡网络节点能耗,延长网络生命周期。
【关键词】：无线传感器网络 自组织 树型网络 能量均衡 路由策略
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 背景及意义9-11
• 1.1.1 无线传感器网络概述9
• 1.1.2 无线传感器网络特性9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 路由协议分类11-12
• 1.2.2 路由协议相关研究工作12-14
• 1.3 本文研究内容和主要工作14-15
• 1.4 论文组织结构15-18
• 2 网络路由协议分析18-25
• 2.1 路由选择参考因素18
• 2.2 网络路由协议性能评价指标18-20
• 2.3 分簇路由协议及ZigBee网络拓扑结构分析20-22
• 2.3.1 分簇路由协议分析20-21
• 2.3.2 ZigBee网络拓扑结构分析21-22
• 2.4 本文汇聚节点选择参考因素分析22-25
• 3 自组织树型网络高能效路由策略25-35
• 3.1 最优汇聚节点选择策略25-26
• 3.2 网络自组织26-29
• 3.2.1 主动性网络自组织26-28
• 3.2.2 被动性网络自组织28-29
• 3.3 动态拓扑调整及能量均衡29-32
• 3.3.1 均衡汇聚节点能耗29-32
• 3.3.2 修复通信链路32
• 3.4 回环避免32-33
• 3.5 网络性能评估方法33-35
• 4 自组织树型网络高能效路由策略实现35-47
• 4.1 网络自组织算法36-42
• 4.1.1 主动性自组织算法36-40
• 4.1.2 被动性自组织算法40-42
• 4.2 网络的部分重组42-47
• 4.2.1 部分重组42-46
• 4.2.2 回环检查46-47
• 5 实验与性能分析47-59
• 5.1 基于NS2的网络仿真实验及性能分析47-55
• 5.1.1 主动性、被动性自组网对比实验48-49
• 5.1.2 被动性自组网实验49-54
• 5.1.3 被动性自组网网络性能分析54-55
• 5.2 基于STM32W108 ZigBee芯片的网络实验及性能分析55-59
• 5.2.1 被动性网络自组织56-57
• 5.2.2 实验结果及网络性能分析57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 宋宗峰;;无线传感器网络技术发展现状及趋势[J];数字技术与应用;2011年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 洪雁兵;基于网络演算的簇树型WSN性能研究[D];中南大学;2012年

  本文关键词：树型无线传感器网络高能效路由策略的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：377047