基于最小跳数的wsn分簇路由协议分析与设计

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1、图表速查图1.1无线传感器网络结构2图1.2无线传感器网络节点结构2图1.3无线传感器网络体系结构3图2.1SPIN协议执行过程11图2.2DD协议路由机制12图2.3RumorRouting协议中代理消息与查询消息路径的交叉情形13图2.4LEACH协议通信机制示意图15图2.5用贪婪算法构成一个链16图2.6Token传输控制方法16图2.7TEEN的分簇17图2.8通过学习找到绕过通信空洞的路径20图2.9GEAR地理迭代示意图21图2.10网格示意图22图2.11节点状态转换图22图2.12连通图转化为平面图的两种方式23图2.13GPSR路由的例子24图3.1网络拓扑

2、结构25图3.2无线通信能耗模型26图3.3改进后的簇形成算法流程图28图3.4簇头在网络内的分布示意图31图3.5形成的各簇头通往汇聚节点的最小跳数示意图32图3.6各簇头通往汇聚节点的路由候选示意图33图4.1OTcl和C++类对应关系36图4.2NS2网络模拟过程36图4.3三种路由协议的全网存活节点总数随时间的变化趋势41图4.4三种路由协议的全网总能耗随时间的变化趋势42图4.5汇聚节点接收的数据包总量随吋间的变化规律42南京邮电大学学位论文独创性声明本人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取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方

3、外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。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作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：南京邮电大学学位论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生部办理。研究生签名：导师

4、签名：日期:第一章绪论无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,简称为WSN)是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿研究热点领域Z—⑹。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络、无线通信技术以及分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织的无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而真正实现无处不在的计算理念2例。在20世纪70年代，就岀现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归

5、Z为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成凶。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，可以应用于军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、危险区域远程控制等许多领域，被认为是将对21世纪产生巨大影响力的技术之」6,如6］。1.1无线传感器网络体系结构无线传感器网络体系结构包

6、括网络结构、传感器节点结构以及网络协议体系结构2罚。典型的无线传感器网络结构如图1.1所示⑵，通常由传感器节点、汇聚节点、任务管理节点'Internet或卫星通信链路组成。传感器节点通过飞机布撒，人工布置等方式，大量部署在感知对象内部或者附近。这些传感器节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中特定的数据并通过多跳的方式把数据传送到汇聚节点。汇聚节点也可以用同样的方式将控制信息发送给传感器节点。汇聚节点直接与Internet或卫星相连，与任务管理节点进行通信。远程用户通过任务管理节点对无线传感器网络进行配置与管理、发布监测任务以及收集汇总监测数据

7、。汇聚节点具有较强的处理、存储与通信能力，它连接WSN与Internet等外部网络，实现两种协议的通信协议转换，同时发布任务管理节点的监测任务，并把收集的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，有足够的能量供给和更多的内存与计算资源，也可以是没有监测功能仅带有无线通信接口的特殊网关设备。传感器卩点图1.1无线传感器网络结构传感器节点是一个微型嵌入式系统，处理能力、存储能力和通信能力都很有限，通过携带能量有限的电池供电。在通常情况下无法与汇聚节点直接通信，需要依靠其