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《重庆大学》 2009年
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无线传感器网络的分层链树路由协议研究

蒋卫  
【摘要】: 随着传感器技术、嵌入式计算技术、微机电系统和无线通信技术的飞速发展和日益成熟,无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)应运而生。在这种网络中,由大量传感器节点协作地感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息,并通过多跳中继方式传送给会聚节点(Sink)。无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,具有很多独特的优点,在许多军用和民用领域都有非常广泛的应用。 数据收集是无线传感器网络最基本的应用,是各种复杂应用的基础。由于传感器网络节点数量庞大,单个节点的能源、计算能力和带宽都非常有限,传统的无线路由协议不适合无线传感器网络。因此,高效使用节点能量,延长网络的生命周期成为无线传感器网络路由协议设计的首要目标。在目前的研究中,分簇算法被认为是进行高效的能量管理,提高网络的可扩展性,并延长网络生存期的最有效的途径之一。 论文首先对无线传感器网络进行了概述,介绍了传感器网络的发展、现状和体系结构,并对其特点和应用进行了分析和总结;接着阐述了无线传感器路由协议的评价标准,对路由协议进行了分类,并分析比较了现有的几种典型的无线传感器网络路由协议。 然后在重点研究PEGASIS的基础上,提出了一种改进的分层链树路由协议(HCTRP),并对其进行详细的阐述。在分层链树协议中,根据传感器节点与Sink通信距离的远近,通过建立信号强度等高线,把观测区划分为以Sink为圆心的环状层次区域。然后在分层的基础上,对传感器节点进行标识分级,与Sink的通信距离在同一级别的节点具有相同的ID号。算法的实现过程是:首先采用贪婪算法在距离Sink最近的区域中建立主链,然后从外围节点到内层节点逐渐建立若干条支链并连接到主链上,形成数据传输的有向链树。最后由主链上的节点轮流担任根节点与Sink通信,数据从外至内经过多跳中继和数据融合后传送到Sink。 最后,采用NS2网络模拟工具对分层链树算法进行了模拟,得出了在不同场景和参数下的网络生存时间、节点平均时延等结果。通过和PEGASIS协议比较,分层链树算法在网络生存时间、节点能量平衡和时延等方面的性能比PEGASIS都有15%左右的提高,验证了分层链树算法在改进PEGASIS的性能上的有效性。总的来说,分层链树路由协议的研究在提高网络生存时间和能量平衡方面具有一定参考价值。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP212.9;TN915.04

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