发布时间 : 星期六 文章无线传感器网络路由协议的研究LEACH与SEP协议更新完毕开始阅读66f1c773a417866fb84a8ee6
目 录
第一章 绪论 ..................................................................................... 1
1.1 课题背景 ............................................................................................................ 1 1.2 课题研究的目的及意义...................................................................................... 1 1.3 课题内容与要求 ................................................................................................ 2 1.4 国内外研究现状 ................................................................................................ 2
第二章 WSN综述 ............................................................................ 4
2.1 WSN概念 .......................................................................................................... 4 2.2 WSN的结构 ...................................................................................................... 4 2.2.1节点结构 ....................................................................................................... 4 2.2.2 网络体系结构............................................................................................. 4 2.3 WSN的拓扑结构 ................................................................................................ 5 2.4 WSN网络协议栈 ................................................................................................ 8 2.5 WSN的特征 ........................................................................................................ 9
第三章 WSN路由协议 .................................................................. 10
3.1 W平面路由........................................................................................................ 10 3.2 层次路由............................................................................................................ 11
第四章 LEACH 路由协议的分析与研究 ....................................... 13
4.1 LEACH协议模型 .............................................................................................. 13 4.2 LEACH的改进型协议 ...................................................................................... 14 4.2.1 LEACH-GAHS协议 ....................................................................................... 14 4.2.2 SEP协议 ......................................................................................................... 15
第五章 LEACH与SEP协议仿真比较 ........................................... 17 结束语 .............................................................................................. 21 致 谢 .............................................................................................. 22 参考文献............................................................. 错误！未定义书签。 附录 .................................................................................................. 24
南京邮电大学2012届毕业设计（论文）
第一章 绪论
1.1 课题背景
无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络，最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了WSN下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，WSN名列第一；同年，美国Business week预测的未来四大新技术：效用计算、传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官，QSN也列入其中。2004年 ((《IEEE spectrum》杂志发表一期专集《传感器的国度》，论述了WSN的发展和可能的广泛应用。可以预计，WSN的发展和广泛应用，将对人们的社会生活和产业变革带来极大的影响和产生巨大的推动。有专家预计，WSN的广泛应用是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。传感器网络的发展主要经历了4代：
(1)第一代：上世纪70年代，就出现了具有简单模拟信号传输功能的传统传感器所组成的点对点输出的测控系统网络。该网络具有简单信息获取能力，只是初步实现了信息的单向传递，其缺点是布线复杂、抗干扰性差。
(2)第二代：随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络具有了获取多种信息的综合处理能力，并通过采用串/并接口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。
(3)第三代：20世纪90年代后期，出现了基于现场总线技术的智能传感器网络。现场总线是连接智能化现场设备和控制室的全数字、开放式的双向通信网络智能传感器的通信技术进入局域网阶段，其局部测控网络通过网关和路由器可以实现与Intimae灯Intranet连接。
(4)第四代：大量多功能传感器被运用，并采用无线通信机制，因此也称为。WSN，正处于研究和开发阶段。
WSN是一种无基础设施的网络，由一定数目的传感器节点构成，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能协作地实时监测、感知和采集节点部署区域的各种环境或监测对象的信息(如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象)，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，通过无线网络最终发送给观察者。在环境监测、医疗护理、抢险救灾、智能家居、工业生产控制以及商业等领域具有广阔的应用前景。
1.2 课题研究的目的及意义
美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展报告中将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。传感器网络被列为未来三大高科技产业之一，美国的《技术评论》将无线传感器网络列为
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第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来4大新技术中，无线传感器网络也列入其中。
无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网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、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。
网络数据传输离不开路由协议，路由协议是其组网的基础。路由技术是WSN通信层的核心技术。路由选择问题是WSN网络构建时所要着重考虑的一个问题，从路由的角度来看，WSN有其自身的特点，使它既不同于传统网络，又不同于无线自组网Ad hoc网络。传统的无线Ad hoc网络路由协议不适合用于WSN，所以必须设计全新的、适合于WSN特点的路由协议。
路由协议作为影响网络性能的一个重要因素，是确保WSN网络正常运行的关键。虽然己提出了很多的协议，但是到底那一种是最合适的还没有一个定论。因此研究这些路由协议，比较分析哪一种路由协议是相对合适的显得尤为重要，也是此论文的意义所在。本文重点介绍两种无线传感器网络路由协议LEACH协议和SEP协议，通过对比分析其性能得知如何提高能量有效性，延长网络寿命。
1.3 课题内容与要求
无线传感器网络中，节点的电源能量是受限的,所以设计能量有效地路由协议变得很关键 ,可以根据簇头节点所处的地理位置、剩余能量及簇内成员节点数目,动态决定需要在簇内选择合适的簇头节点来减少通信能耗,同时解决某些簇头与基站通信可能存在困难的问题,本设计要求通过阅读相关书籍资料，学习无线传感器网络的路由协议设计的基本原理，对路由协议的现状深入了解并加以分析，期望通过总结分析结果对现有的路由技术加以改进，达到提升网络生存周期的目的。技术要求如下：
1.无线传感器网络的传感器节点能够有效地感知、采集和处理网络覆盖区
域中的相关信息,并发送给远处的基站进一步处理。 3．用Matlab平台对路由算法进行仿真分析。
2．路由协议必须尽可能地减少能量消耗,延长网络生命周期。
1.4 国内外研究现状
1998年，美国国防部提出了“智能尘埃”的概念，最先开始无线传感器网络技术的研究，目的是为监控地方的活动情况而不被察觉。2002年英特尔公司
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发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”，该规划主要致力于微型传感器网络在医学、环境监测、森林灭火、海底板块和行星探测等领域的应用。同年欧盟提出了一项为期3年的EYES（自组织和协作有效能量的传感器网络）计划，主要研究无线传感器网络的构架、节点的协作、网络协议和安全等。美国科学基金委员会2003年制定了无线传感器网络研究计划，研究领域涉及能感知有毒化学物、生物攻击等的传感器节点分布环境下传感器网络的特性等问题。美国交通部、能源部、美国国家航空航天局也相继启动了相关的研究项目，美国著名院校几乎都有研究小组在从事无线传感器网络相关技术的研究。加州大学伯克利分校、麻省理工学院、康奈尔大学、哈佛大学等在无线传感器网络研究领域成绩较为突出，英国、德国、意大利和日本等国家的研究机构也加入了无线传感器网络的研究。
我国无线传感器网络及其应用研究几乎与发达国家同步启动，首次正式出现于1999年中国科学院知识创新工程试点领域方向研究的信息与自动化领域研究报告中。国内的一些科研单位和大学，如中国科学院自动化所、软件所及清华大学、哈尔滨工业大学从2002年开始在时间同步与定位、传感器数据管理系统方面开展了研究工作，重庆大学也在同一时间开始研究嵌入式无线传感器网络节点、可重构技术、无线传感器中的定位等技术。2004年，中国国家自然科学基金委员会将一项无线传感器网路研究项目（面上传感器网络的分布自治系统关键技术及协调控制理论）列为重点研究项目。2006年，将水下移动传感器网络的关键技术列为重点研究项目；国家发改委下一代互联网（CNGI）示范工程中也部署了无线传感器网络相关的课题。近些年来，越来越多的企业开始关注无线传感器网络技术的发展，开始推出针对无线传感器网络及ZigBee的解决方案。
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