無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)-路由協(xié)議與能源

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1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)論文學(xué)號(hào)：學(xué)生所在學(xué)院：軟件學(xué)院學(xué)生姓名：任課教師：教師所在學(xué)院：軟件學(xué)院2012年6月11級(jí)研高效節(jié)能WSN路由算法Mi軟件學(xué)院Abstract:Networkarchitecturesandprotocolaretheveryimportantaspectsinthedesignofwirelesssensornetwork(WSN).Sincenodesinasensornetworkisasevereenergyconstraints,networkarchitecturaldesignhasbeen

2、effectedbytheenergyconsumptionandtheoperationallifetimeofthewholenetwork.InordertoprolongthelifetimeofWSNnetwork,energyefficiencyofthesourcesshouldbeconsidered.Weproposeanenergyefficientroutingalgorithmbyusingthebroadcasttoestablishroutingtable,whichisperiodically

3、transmittingandperforminganalysisthroughsimulationmethod.Keywords:WirelessSensorNetwork；energyefficient；routing；broadcasting摘要：在設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）中網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議是非常重要的方面。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是有嚴(yán)重的能量約束的，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在很大程度上受能量消耗和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行壽命的影響。為了延長(zhǎng)WSN網(wǎng)絡(luò)生命周期，應(yīng)該考慮能源的高效率。我們提出了一種能量有效的路由算法，使用廣播的形式

4、建立路由表，這樣就能夠是周期性發(fā)送并通過(guò)仿真方法進(jìn)行性能分析。關(guān)鍵字：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)；能源效率；路由協(xié)議；廣播1.前言無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是由包括傳感器的網(wǎng)絡(luò)組成的，這些傳感器能監(jiān)測(cè)靜態(tài)物理現(xiàn)象，如溫度，壓力，濕度和位置以及發(fā)送到Sink節(jié)點(diǎn)。一個(gè)WSN網(wǎng)絡(luò)通常由大量的部署在一個(gè)感興趣區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)所組成。這些傳感器節(jié)點(diǎn)擁有，有限的處理，存儲(chǔ)容量和有限的能源容量。傳感器節(jié)點(diǎn)一般由電池供電。在大多數(shù)的情況下，他們被部署在一個(gè)荒蕪惡劣或者是敵方戰(zhàn)場(chǎng)的環(huán)境中，那里是非常困難甚至不可能更換電池或?qū)﹄姵剡M(jìn)行充電。為了延一個(gè)傳感

5、器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行壽命，在傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)每一個(gè)方面都應(yīng)該考慮能量效率。本次研究所提出的路由協(xié)議，不僅可以反映網(wǎng)絡(luò)狀況，而且可以有限硬件資源的WSN中降低能源消耗。2.前期工作下面先來(lái)介紹一下WSN傳統(tǒng)的路由算法：低能量自適應(yīng)聚類(lèi)層次（Low-EnergyAdaptiveClusteringHierarchy，LEACH)是基于一種聚合技術(shù)，能將原始數(shù)據(jù)結(jié)合或聚合成一個(gè)更小規(guī)模的數(shù)據(jù)，使其能讓所有單獨(dú)孤立的傳感器只執(zhí)行有意義的信息。為此，LEACH將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分割成一些分簇的傳感器，這些集群是使用本地化的協(xié)調(diào)控制來(lái)進(jìn)行構(gòu)造，不僅能減

6、少傳輸?shù)絊ink節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量，而且能使路由和數(shù)據(jù)傳播有更好的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。由于傳感器的能量損耗取決于距離和傳輸數(shù)據(jù)的大小，LEACH試圖在短距離、減少傳輸量和接收操作的情況下，發(fā)送數(shù)據(jù)[1]。定向擴(kuò)散（Directeddiffusion），是使用洪泛的方法在整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳播查詢(xún)的技術(shù)。在定向擴(kuò)散中，一個(gè)傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是由一個(gè)確定的屬性值對(duì)來(lái)定義。一個(gè)查詢(xún)回答的生成來(lái)響應(yīng)一個(gè)名叫興趣節(jié)點(diǎn)，是中心數(shù)據(jù)。定向擴(kuò)散頻繁的利用時(shí)空相關(guān)的數(shù)據(jù)流，更適用于密集的，靜電傳感器網(wǎng)絡(luò)。因此，他們不是非常適合在低耦合情況的類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)，例

7、如，移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)[2]。信息協(xié)商傳感器協(xié)議（SensorProtocolsforInformationviaNegotiation，SPIN)的設(shè)計(jì)方式，是提高經(jīng)典洪泛協(xié)議和克服它們可能導(dǎo)致的問(wèn)題，例如，先前討論的內(nèi)爆和重疊。此外，在洪泛使用時(shí)，使傳感器盲目消耗其現(xiàn)有可使用的資源。SPIN協(xié)議有資源意識(shí)和資源自適應(yīng)。正在運(yùn)行SPIN協(xié)議的傳感器能夠?qū)φ麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，發(fā)送和接收數(shù)的據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行能量消耗的計(jì)算。因此，他們可以對(duì)自己的資源有效利用作出明智的決定[3]。3.協(xié)議的提出一個(gè)WSN是由大量密集部署的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的。其中

8、，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變化頻繁。本協(xié)議應(yīng)能妥善應(yīng)對(duì)變化，在資源有限的傳感器節(jié)點(diǎn)的操作和降低能耗。在WSN中大多數(shù)數(shù)據(jù)模式是一個(gè)多對(duì)一的類(lèi)型，傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)單一的sink節(jié)點(diǎn)。傳輸?shù)絪ink節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)之間是廣播、多信道廣播、多播數(shù)據(jù)包，其目的是查詢(xún)，補(bǔ)丁程序和控制信息傳輸。這些數(shù)據(jù)根據(jù)應(yīng)用服務(wù)來(lái)區(qū)分