井下带状环境中无线传感器网络路由协议研究

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1、西安科技大学硕士学位论文井下带状环境中无线传感器网络路由协议研究专业名称：导航、制导与控制作者姓名：鲁翔宇指导教师：董立红学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文

2、知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日论文题目：井下带状环境中无线传感器网络路由协议研

3、究专业：导航、制导与控制硕士生：鲁翔宇(签名)指导教师：董立红(签名)摘要无线传感器网络综合了片上系统、微机电系统、嵌入式技术和无线通讯等技术，是用于监测区域内数据收集与传输的自组织网络，它由众多分布在监测区域中具有采集数据、传输数据、处理与融合数据能力的传感器节点所组成。由于网络中各节点能量有限，但各种信息监测与传输任务的能耗巨大，因此需要采用合理的路由协议，而设计的首要目标即为如何减少与平衡各节点能耗，提升系统的生存期。最小跳数路由协议属于平面路由协议，相对于层次路由协议而言实现较为容易，能够较好适用于井下带状

4、环境，这是煤矿生产领域值得深入研究的一个方向。对于煤矿特殊的带状环境而言，并不是所有的无线传感器网络路由协议都能够很好的适用于矿压监测系统中。在纵向方向上，处于同一梯度的节点较少，但又承担着较大的数据分组、控制分组的传输任务，这就要求了所采用的路由协议必须满足数据融合、低能耗以及均衡能耗等功能。针对这些特点，本文对能够适用于井下带状环境的最小跳数路由协议进行了优化改进。一方面，在保证传输路径跳数最优和能耗最低的条件下，协议的数据传输阶段采用了节点能量分级处理机制，改进出了一种基于节点能量分级处理的最小跳数路由协议（

5、MinimumHopCountbasedontheNodeEnergyClassification，MHC-NEC）：在每次数据传输的过程中，子节点无需遍历父节点集中能量剩余最多的一个，只需在下一跳父节点的能量等级发生改变时变更下一跳节点，从而降低了整个网络控制分组的数量。另一方面，在路由维护阶段引入主动握手机制，改进出了一种基于主动握手机制的路由维护策略（MinimumHopCountbasedonActiveHandshake，MHC-AH）：对于节点的移动和新节点的加入能够及时的进行路由信息更新，降低了数据传

6、输能耗和端到端时延。仿真结果表明：与传统的最小跳数路由协议相比，改进后的协议在网络生存期、数据传输平均能耗和端到端时延以及控制分组百分比等方面均表现出一定的优势。关键词：无线传感器网络；最小跳数路由协议；井下带状环境；节点能量分级；主动握手机制研究类型：理论研究Subject：ResearchofroutingprotocolofwirelesssensornetworkinundergroundstripenvironmentsSpecialty：Navigation,GuidanceandControlName

7、：LuXiangyu（Signature）Instructor：DongLihong（Signature）ABSTRACTWirelesssensornetworkisaself-organizationsystemwiththecombinationofsystemonchip,micro-electro-mechanicalnetwork,embeddedtechnologyandwirelesscommunicationtechnologyformonitoringtheareaofdatacollectio

8、nandtransmission.Itconsistsofalargenumberofsensornodeswhichhavethecapabilityofdatacollection,datatransmission,dataprocessingandintegrationinthethemonitoringarea.Becauseeachnodeinth