WSN中基于关键项查询与簇头路径转换的路由协议研究

发布时间：2017-09-27 05:01

  本文关键词：WSN中基于关键项查询与簇头路径转换的路由协议研究

  更多相关文章： 路由协议 非均匀分簇 兴趣关键项 迭代转换 定向扩散

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种分布式传感网络,网络中节点可以自动完成信息的采集和数据的传输。WSN极大的改善了人类的生产生活方式。网络是由大量的传感器节点和一个基站(Sink)组成,节点通过无线通信的方式把收集到的数据传送到基站。WSN面临的问题如下：节点能量有限,一旦部署不能再进行充电；节点能量消耗不均衡。因此如何设计有效的路由策略控制节点的能量均衡消耗成为传感器网络研究的重要问题。定向扩散(Directed Diffusion, DD)是一个以数据为中心、以查询来驱动的经典平面路由协议。针对定向扩散协议中兴趣泛洪阶段的巨大能量开销,以及加强路径的后续维护等问题,本文提出了无线传感器网络中基于关键项查询与簇头路径转换的路由协议研究(Research on Routing Protocol based on Key-item Query and Cluster-head Path Transform in WSN,KQCPT)。主要内容如下：首先,简要叙述了无线传感器网络的特点、体系结构、相关技术等；介绍了WSN中路由协议的功能特点和关键技术等；阐述了经典路由协议的分类。其次,提出了基于簇头与兴趣关键项查询的定向扩散路由协议。在非均匀分簇阶段,分别选择候选簇头和簇头。在兴趣扩散时将兴趣消息扩散到簇头,簇头提取兴趣消息关键项进行查询比较。若兴趣匹配,则扩散消息到节点。数据传输阶段,通过在簇头之间选择优先级最高的下一跳簇头节点形成最优路径进行数据传输。再次,提出了基于分级时间机制的最优传输路径回溯迭代转换路由协议。在数据传输过程中,最优路径上若存在簇头所剩能量接近设定的阈值,该簇头采用基于时间的回溯迭代查询机制选择继任的传输节点,进行最优路径转换,转换完成后继续传输数据。最后,通过OPNE T对协议进行了仿真。对网络生存周期、剩余能量等结果的分析表明,该协议能有效延长网络生存周期,均衡网络能量消耗,提高能量利用率。
【关键词】：路由协议 非均匀分簇 兴趣关键项 迭代转换 定向扩散
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN915.04
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题的研究背景11
• 1.2 研究目的与意义11-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 1.4 组织结构13-15
• 第2章 无线传感器网络及其路由协议15-28
• 2.1 无线传感器网络15-18
• 2.1.1 WSN的特点16
• 2.1.2 WSN的体系结构16-17
• 2.1.3 WSN的相关技术17-18
• 2.1.4 WSN的受限性和挑战18
• 2.2 路由协议概述18-20
• 2.2.1 路由协议的功能特点19
• 2.2.2 路由存在的问题19-20
• 2.2.3 协议设计要求20
• 2.3 WSN路由协议分类20-26
• 2.3.1 分层路由协议20-22
• 2.3.2 可靠路由协议22-23
• 2.3.3 能量感知路由协议23-24
• 2.3.4 以数据为中心的路由协议24-26
• 2.3.5 其他典型协议26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 基于簇头与兴趣关键项查询的定向扩散路由协议28-41
• 3.1 系统模型28-30
• 3.1.1 网络模型28-29
• 3.1.2 能量模型29
• 3.1.3 相关定义29-30
• 3.2 非均匀分簇算法的设计30-32
• 3.2.1 存在的问题以及解决方案30
• 3.2.2 候选簇头的选取30-31
• 3.2.3 非均匀分簇的形成31-32
• 3.3 基于兴趣关键项查询的兴趣扩散机制32-34
• 3.3.1 存在的问题以及解决方案32
• 3.3.2 簇成员信息表的设计32-33
• 3.3.3 匹配查询策略33-34
• 3.4 最优传输路径的建立34-35
• 3.5 DDCIKQ协议的实现35-36
• 3.6 仿真结果与分析36-40
• 3.6.1 仿真环境以及参数设置37
• 3.6.2 网络能量消耗37-38
• 3.6.3 网络生存周期38-39
• 3.6.4 网络负载均衡性39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第4章 基于分级时间机制的最优传输路径回溯迭代转换路由协议41-52
• 4.1 网络模型41-42
• 4.2 分级时间机制42-43
• 4.3 路径回溯迭代转换机制43-46
• 4.3.1 相关定义43
• 4.3.2 回溯迭代转换算法43-45
• 4.3.3 簇头同时转换策略45
• 4.3.4 簇头中继选择策略45-46
• 4.3.5 OTTBIGT协议的实现46
• 4.4 KQCPT协议的实现46-48
• 4.5 仿真实验48-51
• 4.5.1 仿真环境以及参数设置48
• 4.5.2 节点的能量效率48-49
• 4.5.3 网络的时延49-50
• 4.5.4 网络的生存周期50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 结论与展望52-54
• 5.1 本文结语52-53
• 5.2 未来展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58

【参考文献】

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本文编号：927740