无线传感器网络路由协议研究【开题报告+文献综述+毕业设计】.Doc

毕业设计开题报告 计算机科学与技术 无线传感器网络路由协议研究 选题的背景与意义 选题背景 随着微机电系统、无线通信技术、微型传感器技术和嵌入式技术的飞速发展，集数据采集、处理及通信功能于一体的无线传感器网络开始得到广泛的研究。网络层的路由协议是无线传感器网络研究的关键问题之一，它完成把数据分组从源节点引导到目的节点的功能。无线传感器节点是随机分布，电池供电，绝大部分的能量消耗是集中在无线通讯模块上，约占整个传感器节点能量消耗的80%。因此，目前提出的传感器节点通讯网络路由协议主要是围绕着减少能量消耗延长网络生命周期而进行设计的。LEACH协议是传感器中具有负载均衡的很有用的一种协议。LEACH协议以循环的方式随机选择蔟首节点，将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中，从而达到降低网络能源消耗、提高网络整体生存时间的目的。LEACH协议和AOMDV协议进行仿真和实验，在实验的基础上，对协议给予改进和优化，设计有效的路由协议来提高通信质量、降低能量损耗、延长网络的生存时间，这是无线传感器网络的核心问题之一。同时，在MAC层上，也有相应的协议，用于保证整个传感器网络的正常通信。通过对S-MAC协议的理论原型的建立和仿真测试，总结出其节省能量的方法。双管齐下，对路由协议进行研究的同时，也对MAC层协议加以分析，对提高无线传感器网络的性能有很大帮助。 研究的基本内容与拟解决的主要问题： 1、研究的基本内容是： (1)深入理解和掌握无线传感器网络的基本技术原理 (2)分析和研究无线传感器路由协议 ①通过对实际场景进行理论分析，建立LEACH协议的理论原型。主要通过综合考虑候选节点的地理位置、剩余能量等参数来进行网络协议的选择，从而有效地降低能量与位置不佳的节点被选为簇首的可能性，进一步保证网络内节点能量负载的均衡性，提高LEACH协议优化能量使用效率的性能。 ②利用NS2平台对建立的LEACH协议的理论模型进行实际的仿真测试，并对LEACH协议中网络生命周期、存活节点个数等方面性能进行分析。 ③通过对实际场景进行理论分析，建立AOMDV协议理论原型。主要通过如何在多路径中选择最短路径以及减少太长的路径的路由信息等方面来优化AOMDV协议，以避免出现长路径路由，实现减少时延，均衡负载效果。 ④利用NS2平台对建立的AOMDV协议的理论模型进行实际的仿真测试，并对LEACH协议的网络时延、路由寻找、负载均衡传输等方面性能进行分析。 (3)分析研究MAC层协议 通过对实际场景进行理论分析，建立S-MAC协议的理论原型。针对S-MAC协议存在无法使节点的活动时间根据通信负载动态变化以及节点休眠带来的延迟问题进行研究和分析，给予改进，利用NS2平台对建立的理论原型进行实际的仿真测试，并对其性能进行分析。 2、研究拟解决的主要问题： (1)LEACH协议：对实际场景中LEACH协议进行分析并建立理论模型，在NS2环境中搭建LEACH协议，依据仿真后的数据，分析出LEACH协议的性能。并对LEACH协议进行总结和分析，给予改进后仿真验证。 (2)AOMDV协议：对实际场景中AOMDV协议进行分析并建立理论模型，在NS2环境中搭建AOMDV协议，依据仿真后的数据，对其进行分析，并作出改进，然后进行仿真验证。 (3)MAC层协议：对根据实际场景分析建立的S-MAC协议理论原型进行仿真测试，依据仿真后的数据，分析其各种能量消耗方式中节省能耗的方法，比如：空闲侦听、冲突、串音和控制开销。LEACH协议和AOMDV协议采用实验研究和基于模型的方式来进行深入分析。 2、技术路线 本课题中所包含的技术路线主要包括： (1)LEACH协议的研究和改进，在NS2平台中搭建LEACH协议仿真环境（用C++语言添加或修改协议模块），并用NS2平台建立仿真拓扑（用OTCL语言编程实现），依据仿真后的数据，分析LEACH协议的性能（用awk脚本语言编程进行分析），并在gnuplot下编程显示分析结果。 (2)AOMDV协议的研究与改进，在NS2平台中搭建AOMDV协议仿真环境（用C++语言添加或修改协议模块），并用NS2平台建立仿真拓扑（用OTCL语言编程实现），依据仿真后的数据，分析AOMDV协议的性能（用awk脚本语言编程进行分析），并在gnuplot下编程显示分析结果。 (3)S-MAC协议的研究与分析，在NS2平台中搭建S-MAC协议仿真环境（用C++语言添加或修改协议模块），并用NS2平台建立仿真拓扑（用OTCL语言编程实现），依据仿真后的数据，分析S-MAC协议的性能（用awk脚本语言编程进行分析），并在gnuplot下编程显示分析结果。 四、研究的总体安排与进度： 本课题的总体安排和进度主要可