发布时间 : 星期二 文章基于opnet的无线传感器网络路由仿真与研究大学毕业论文更新完毕开始阅读1246984982c4bb4cf7ec4afe04a1b0717ed5b332
Abstract
Wireless sensor network is a new information acquisition and processingtechnology, its application
prospects increasingly attracted
widespread
attention inacademia
and
industry. As the research in this field is still in its infancy, there are many sensor network routing technology deficiencies. Therefore, the routing of wireless sensor networks is worth exploring and thinking.This thesis study of wireless sensor networks and OPNET-based study of wireless sensor network routing, exploring trends and research directions of wireless sensor routing. First, by using wireless sensor networks and its routing principles of learning OPNET simulation platform for wireless sensor network routing existing classification research. Secondly, in the OPNET simulation experiments to DD wireless sensor network protocol simulation, based on a model agreement DD, respectively LEACH routing protocol emulation and QoS improvement.Through continuous research and compare various types of routing mechanism, summarize some of the advantages and disadvantages of LEACH simulation and QoS. Compared to the DD protocol, LEACH protocol can effectively reduce energy consumption, and its life expectancy is about twice the DD agreement. QoS is performed on the DD model improvements, it is a good allocation of resources to support different business needs, the whole network can achieve optimal energy balance, network lifetime is greatly improved.We can envision a good wireless sensor network routing should be based on reducing traffic, load balancing, support mobility, fault tolerance, multicast routing, routing security, scalability, QoS routing, cross-layer protocol optimization, combined with IPv6 as trends and research directions.
Keywords: wireless sensor network routing, OPNET, LEACH ，DD protocol, QoS routing,
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引 言
近年来，随着技术的发展，无线传感器网络应用变得范围越来越广。在环境监测、医疗、工业控制、科学研究、军事、智能家居、智能办公环境等方面都表现出巨大的前景。我们可以大胆的预见到，将来无线传感器网络将会无处不在，将会完全融入我们的生活。可以说，无线传感器网络将是信息感知和采集的一场革命，是21世纪最重要技术之一。
总体而言，该领域的研究目前还处于起步阶段，传感器网络路由技术还存在很多的不足，在很多领域还无法实现。毋庸置疑，无线传感器网络的发展潜力会十分巨大，也还有很多的地方需要我们去探索和思考。
本文基于OPNET仿真平台，首先通过对无线传感器网络的基本原理和OPNET平台操作的学习了解；其次对现存的无线传感器网络路由进行研究分类，并研究和对比分析了各类路由协议的核心算法和路由机制；再次利用OPNET对其中典型的路由——DD协议、LEACH路由协议和QoS路由进行仿真模拟，同时对比其他路由协议进行仿真实验，从具体的数据上探究不同路由机制优缺点，从而对现存无线传感器网络的路由进行深入的研究；最后总结出无线传感器网络路由的一般规律、研究方向和发展趋势。
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第一章 绪 论
1.1 无线传感器网络
1.1.1 无线传感器网络基本概念
无线传感器网络，即wireless sensor network，简称WSN。
无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成，通过无
线通信的方式形成的一个多跳、自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成无线传感器网络的三个要素。
无线传感器网络由许多个功能相同或不同的无线传感器节点组成。每一个传感器节点都由数据采集模块(传感器、AID转换器)、数据处理、控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、AC/DC能量转换器)组成。节点在网络中可以充当数据的采集者、数据中转站或组头、簇头节点的角色。作为数据采集者时，数据采集模块收集周围环境的数据(如温度、湿度等)，通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站(Base Station)或汇节点(Sink Node)。作为数据中转站时，节点除了完成采集任务之外，还要接收邻居节点数据，并将其转发给距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站或者汇节点，作为簇头节点时，节点负责收集该簇内所有节点采集的数据，经数据融合之后，发送到基站或者汇节点。
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无线传感器网络所具具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、噪声、湿度、光强度、土壤成分、压力、移动物体的大小、方向和速度等周边环境中多种多样现象。基于无线联网技术和MEMS的微传感技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、防爆、反恐、医疗、救灾、环境、保健、工业、家居、商业等领域。
1.1.2 无线传感器网络特点
无线传感器网络具有大规模、自组织、可靠性、动态性、以数据为中心、集成化、协作方式执行任务、具有密集的节点布置、自组织方式等特点。
WSN并不界定网路型态，就是可以是star、mesh、P2P或者综合以上型态的网路，
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但都一定具备下列的功能：
1、Sensors/microcontroller：侦测、搜集以及处理环境中包含的资料，例如侦测湿度、温度等。
2、Radio frequency：gateway或节点用以收发资料。
3、Software：包含在节点端的嵌入式系统以及使用者端的管理程式，软体确保资料感测的功能进行流畅及提供容易阅读的介面。
1.1.3 无线传感器网络组成结构
无线传感器网络系统通常都会包括传感器节点EndDevice、汇聚节点Router和管理节点Coordinator，如图1-1所示：
节点Coordinator，如图1-1所示： 互联网 和卫星 E D C B A 汇聚节点 任务管理节点 用户 监测区域 传感器节点
图1-1 无线传感器网络系统
大量的传感器节点随机部署在监测区域内部或者附近，能够通过自组织的方式构成网络。传感器节点监测到的数据沿着其他传感器节点逐跳的进行传输，在传输过程中监测到的数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行相应的配置和管理，发布监测任务及收集监测数据。
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