無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議——leach-c路由原理與仿真

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議—LEACH-C路由原理與仿真學(xué)院(全稱)信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)、年級(jí)通信工程06級(jí)01班學(xué)生姓名楊宇學(xué)號(hào)06950117指導(dǎo)教師許登元論文評(píng)閱人重慶交通大學(xué)2010年前言無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wirelesssensornetworks)是由大量具有特定功能的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的無(wú)線通信方式，相互傳遞信息，協(xié)同的完成特定功能的智能專用網(wǎng)絡(luò)。它是當(dāng)前國(guó)際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、微電子制造技術(shù)和軟

2、件編程技術(shù)等，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)所監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境和監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)收集到的信息進(jìn)行處理后傳送給終端用戶。路由技術(shù)是WSN的核心技術(shù)之一。從路由的角度看，WSN既不同于傳統(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)和蜂窩移動(dòng)網(wǎng)，又不同于移動(dòng)自組網(wǎng)，它有自己的特點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)而言，傳統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)在無(wú)線通信的服務(wù)質(zhì)量上，而WSN由于節(jié)點(diǎn)能量有限，帶寬資源受限，其路由協(xié)議的研究重點(diǎn)之一是放在如何提高能量效率上。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)對(duì)WSN性能的好壞起著重要的作用。因此很多人展開(kāi)了對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)

3、絡(luò)路由協(xié)議方面的研究，提出了側(cè)重點(diǎn)不同，形式多樣的路由協(xié)議。主要有基于協(xié)商并有能量自適應(yīng)功能的信息傳播協(xié)議SPIN、定向擴(kuò)散路由DD、分布式低功耗自適應(yīng)分簇協(xié)議LEACH、適合實(shí)時(shí)感知場(chǎng)合的TEEN和APTEEN、基于鏈路的協(xié)議PEGASIS以及基于地理位置的路由GEAR等。而國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和高校在能量的高效路由協(xié)議方面的研究還不是很深入。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)對(duì)WSN性能的好壞起著重要的作用。因此很多人展開(kāi)了對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議方面的研究。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的目的是將分組從源節(jié)點(diǎn)（通常為傳感節(jié)點(diǎn)）發(fā)送到目

4、的節(jié)點(diǎn)（通常為匯聚節(jié)點(diǎn)），只要完成兩大功能：一是選擇適合的優(yōu)化路徑，一是沿著選定的路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。路由協(xié)議可以分為基于平面的、基于分級(jí)的和基于位置的路由協(xié)議三大類。基于平面的路由協(xié)議，所有節(jié)點(diǎn)通常都具有相同的功能和對(duì)等的角色。而基于分級(jí)的路由節(jié)點(diǎn)通常扮演不同的角色?；谖恢玫穆酚?，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用傳感器節(jié)點(diǎn)的位置來(lái)路由數(shù)據(jù)。NS2是指NetworkSimulatorversion2，NS(NetworkSimulator)是一種針對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的源代碼公開(kāi)的、免費(fèi)的軟件模擬平臺(tái)，研究人員使用它可以很容易的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，而且發(fā)展到今天，它

5、所包含的模塊已經(jīng)非常豐富，幾乎涉及到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的所有方面。所以，NS成了目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的一種網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。在每年國(guó)內(nèi)外發(fā)表的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)術(shù)論文中，利用NS給出模擬結(jié)果的文章最多，通過(guò)這種方法得出的研究結(jié)果也是被學(xué)術(shù)界所普遍認(rèn)可的，此外，NS也可作為一種輔助教學(xué)的工具，已被廣泛應(yīng)用在了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學(xué)方面。因此，在本次課題采用NS2這款仿真軟件進(jìn)行仿真。對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，最大化的均衡各節(jié)點(diǎn)的能量消耗以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容。本文對(duì)其中基于對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的全面介紹，重點(diǎn)分析基于分布式低功耗自適應(yīng)分

6、簇協(xié)議LEACH協(xié)議的改進(jìn)型協(xié)議LEACH-C，并實(shí)現(xiàn)在NS2的模擬仿真。目錄中文摘要I英文摘要II第1章緒論1第2章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其路由協(xié)議概述32.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介32.1.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)32.1.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及協(xié)議體系結(jié)構(gòu)32.2路由協(xié)議概述和分類42.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)目標(biāo)52.4各路由協(xié)議性能比較6第3章LEACH-C路由協(xié)議73.1LEACH協(xié)議73.2LEACH-C協(xié)議83.3能量模型及定義83.3LEACH-C算法描述113.3.1簇的建立階段113.3.2穩(wěn)定工作階段123.4LEACH

7、與LEACH-C的比較13第4章NS2簡(jiǎn)介154.1NS2概述154.1.1NS的起源154.1.2NS2的簡(jiǎn)介164.2NS2的組件174.3NS2的目錄結(jié)構(gòu)184.4相關(guān)工具介紹194.4.1Nam194.4.2Gawk204.4.3Xgraph21第5章LEACH-C協(xié)議仿真225.1NS2網(wǎng)絡(luò)模擬方法和過(guò)程225.2LEACH-C協(xié)議的仿真245.2.1仿真設(shè)置的過(guò)程245.2.2模擬退火算法265.2.3路由模擬的參數(shù)設(shè)置275.2.4模擬結(jié)果的分析275.2.5LEACH與LEACH-C協(xié)議模擬結(jié)果分析比較32第6章結(jié)論與展

8、望356.1總結(jié)356.2展望36致謝37參考文獻(xiàn)38附錄40leach-c_test40ns-leach-c41楊宇：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議——LEACH-C路由原理與仿真摘要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無(wú)處不