无线传感器网络分簇路由系统的研究与实现

发布时间：2020-07-21 11:21

【摘要】：随着无线通信技术、低功耗的传感器节点等技术地不断发展和进步,无线传感器网络(WSN)技术也得到了快速的发展。由于不需要布设固定的通信基础设施,WSN已经在人类生活的诸多方面,如工业自动化、军事、环境监测等领域得到了广泛地应用。虽然传感器节点具备自组织的无线通信能力及信息感知能力,但传感器节点储存能量少,存储空间小且信息处理能力有限,而且节点往往以随机撒播等方式自由地分布在监测区域,更换节点电池难度较大,传统的Ad-Hoc网络路由技术并不直接适用于无线传感器网络。因此对资源受限的无线传感器网络来说,如何建立合适的路由完成节点感知信息的传输,最大可能地延长无线传感器网络的生命周期无疑成为无线传感器网络问题研究的重中之重。对于无线传感器网络来说,分簇路由具有高效节能、可扩展性好等方面的优势。因此有利于实现对传感器网络的协同分布式管理,实现网络内节点能量均匀地消耗,提高能量的利用率,达到延长网络生命周期的目的。因此,论文将重点研究无线传感器网络中能量有效的分簇路由技术,并在不可靠的无线通信网络环境下对其进行合理设计。主要工作如下:(1)针对LEACH协议选择簇头时,靠近基站节点容易出现的能量空洞问题,论文提出一种基于阈值区域划分的无线传感器网络分簇算法。该算法采用了基于层次路由的混合算法,根据指定的边界阈值将网络分布区域划分为两个部分:内区和外区。相比于外区,协议在内区使用更大的簇头生成密度参数,最后给出论文提出的协议与LEACH路由协议的仿真实验结果比较。结果表明,考虑到第一个退出网络节点的轮数作为评价指标,论文提出的协议能够有效地延长无线传感器网络节点的生命周期。(2)考虑到无线通信链路上可能随机出现的分组丢失等事件,数据的丢失会降低数据聚集的精度,因此重传又会加大能量的损耗。为了在无线传感器网络的生存周期内尽可能地减少数据的损失比率,论文提出了一种基于链路可靠性的无线传感器网络自适应簇头选举协议。节点从邻居节点中挑选簇头节点时,综合利用邻居簇头节点的链路可靠性和能量因素进行推理,自适应地选取最佳的簇头节点。为了度量邻居簇头节点的链路可靠性,采用了基于确认的技术,并引入了滑动窗口记录与邻居节点的最近几轮的通信状态。仿真结果表明,和LEACH协议相比,论文提出的这种动态选择邻居簇头节点的协议可以有效地减少网络节点的数据损失率,实现无线传感器网络中的数据有效、可靠地传输。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5;TP212.9

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