基于leach協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議改進(jìn)算法

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1、⑧萬方數(shù)據(jù)碩士學(xué)位論文MASTER‘STHESIS4．3仿真環(huán)境與實(shí)驗(yàn)組參數(shù)設(shè)置???????????????????．304．4仿真結(jié)果與分析????????????????????????324．5本章小結(jié)???????????????????????????37第五章總結(jié)與展望??????????????????????????．385．1本文總結(jié)???????????????????????????385．2下一步研究工作????????????????????????39參考文獻(xiàn)????????

2、???????????????????????40攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目????????????????????44致謝??????????????????????????????????????????．45⑧萬方數(shù)據(jù)碩士學(xué)位論文MASTER‘STHESIS1．1研究背景與意義第一章緒論1．1．1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSemorNetworks，WSN)是一種分布式的傳感網(wǎng)絡(luò)，它是由大量廉價(jià)微型的傳感器節(jié)點(diǎn)以多跳和自組織的方式組成在一起，形成的無線網(wǎng)絡(luò)【1】圈。這些

3、節(jié)點(diǎn)中，除了個別是可移動的以外，其余大部分的位置都是固定不動的，每一個獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)都具有無線通信能力【31。它們被部署在一個自組織的應(yīng)用領(lǐng)域，相互之間是獨(dú)立的，但可以協(xié)作地對特定區(qū)域進(jìn)行信息的感知、采集、處理和傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由兩部分組成，其中包括中心基站(sink)節(jié)點(diǎn)和收集探測區(qū)域數(shù)據(jù)的傳感器∞璐or)節(jié)點(diǎn)141，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖【5】1．1所示：傳感器節(jié)點(diǎn)基站圖1．1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議棧與和以太網(wǎng)協(xié)議棧的五層協(xié)議相同，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層№]

4、171，如圖1．2所示。⑧萬方數(shù)據(jù)碩士學(xué)位論文MASTER’STttESIS(1)物理層：此層主要負(fù)責(zé)底層的工作，如信號調(diào)制等。(2)數(shù)據(jù)鏈路層：保證了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)到一個或著多個節(jié)點(diǎn)之間連接的可靠性，任務(wù)主要包括數(shù)據(jù)幀的監(jiān)測、錯誤控制和介質(zhì)的訪問等【引。(3)網(wǎng)絡(luò)層：主要是設(shè)計(jì)路由協(xié)議算法。監(jiān)測區(qū)域中分布著一些具有采集數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。這一層也是我們需要研究的重點(diǎn)。(4)傳輸層：傳感器網(wǎng)絡(luò)采用傳統(tǒng)的TCP和UDP協(xié)議連接其他類型的網(wǎng)絡(luò)，可以確保高質(zhì)量的通信服務(wù)191。(5)應(yīng)用層：可

5、以把相應(yīng)的應(yīng)用程序添加進(jìn)來，包括一些用來數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膽?yīng)用軟件。圖1．2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧另外，協(xié)議棧還可以分為能量管理平臺、移動管理平臺和任務(wù)管理平臺【10】。這些管理平臺支持多任務(wù)和資源共享，傳感器節(jié)點(diǎn)可以借助這些管理平臺，進(jìn)行能源高效的方式聯(lián)合工作【111。1．1．2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)如下【121：(1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性強(qiáng)，并且具有較強(qiáng)的容錯能力。(2)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于成本較低，可以散布大量節(jié)點(diǎn)，接收到距離較遠(yuǎn)的待收集地區(qū)的數(shù)據(jù)信息。(3)無線傳感器的節(jié)點(diǎn)由于不具

6、有生命特征，可以把它分布到離被探測區(qū)域較近的地方，實(shí)時(shí)了解被探測區(qū)域的動態(tài)，消除由外界環(huán)境帶來的數(shù)據(jù)的波動，得到最真實(shí)的數(shù)據(jù)。2⑧萬方數(shù)據(jù)碩士學(xué)位論文MASTERlSTIIESIS(4)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)時(shí)刻都可以發(fā)生變化，因此，該網(wǎng)絡(luò)具備動態(tài)拓?fù)浣M織能力，區(qū)域內(nèi)的盲點(diǎn)和陰影也能有效探測出來【13J。由于具有以上特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以運(yùn)用在我們生活中的各方各面，而且具有很廣泛的應(yīng)用前景，深入到各行各業(yè)。它不僅對當(dāng)前各個行業(yè)的發(fā)展有很大幫助，如軍事、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測【14】等，而且可以幫助人類探索未知領(lǐng)域

7、，為人類的發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。(1)軍事應(yīng)用由于成本低廉、部署容易、自組織性好、具備較強(qiáng)的容錯能力等特性，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)很適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，無論是陸地、高空還是水域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可以隨時(shí)根據(jù)軍事環(huán)境的需求進(jìn)行調(diào)配，能夠完成敵軍區(qū)域內(nèi)兵力和裝備的監(jiān)測，實(shí)時(shí)了解敵方動態(tài)、戰(zhàn)場動靜，精準(zhǔn)地定位需要攻擊目標(biāo)，監(jiān)測核攻擊等【15】【161。(2)醫(yī)療應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療領(lǐng)域也有很大的作用。比如可以搭建一個微型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在療養(yǎng)院或者居所的環(huán)境中，用于采集人體活動時(shí)的生理數(shù)據(jù)，

8、如果檢測到異常情況及時(shí)報(bào)警，通知家屬和醫(yī)務(wù)人員，還可以代替醫(yī)生和護(hù)士全程監(jiān)測病人治療的全部過程或者醫(yī)療儀器的運(yùn)行狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站監(jiān)護(hù)設(shè)備和電腦服務(wù)器中【17】【18】。(3)環(huán)境應(yīng)用在環(huán)境方面的應(yīng)用也很廣泛。可以在人煙稀少或者天氣惡劣的地方進(jìn)行空氣質(zhì)量監(jiān)測、土地質(zhì)量監(jiān)測，測量某地降雨量、溫度濕度變化，對農(nóng)作物的生長情況進(jìn)行觀測，對野生動物的生活習(xí)性進(jìn)行研究等。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收集傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并進(jìn)行分析，可以完成以前