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30000字硕士毕业论文WSN AODV路由算法研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:网络,传感器,节点
论文概述:

研究背景及意义由十WSN是建立在移动Adhoc网络基础上,在理解之前,我们先来介绍一下移动Adhoc网络。Adhoc网络的前身是分组无线网(PacketRadioNetwork)早在1972年,美国DARPA}\"」就启动了分组无线网项

论文正文:

  第一章绪论         1.1研究背景及意义由十WSN是建立在移动Adhoc网络基础上,在理解之前,我们先来介绍一下移动Adhoc网络。Adhoc网络的前身是分组无线网(PacketRadioNetwork)早在1972年,美国DARPA}\"」就启动了分组无线网项目PRNET,研究在战场环境下利用分组无线网进行数据通信。在此之后,DARPA十1983年启动了高残存性自适应网络项目SURAN,研究如何将PRNET的研究成果加以扩展,以支持更大规模的网络。1994年,DARPA又启动了全球移动信息系统项目,旨在对能够满足军事应用需要的、可快速展开、高抗毁性的移动信息系统进行全面深入的研究。成立十1991年5月的标准委员会工EEE802.11采用了“Adhoc网络”一词来描述这种特殊的自组织对等式多跳移动通信网络,Adhoc网络就此诞生。         工ETF也将Adhoc网络称为MANET(移动Adhoc网络)。1.1.1Adhoc网络的定义移动Adhoc网络是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性自治系统「3]。在任一时刻,节点间通过无线信道连接形成一个任意网状拓扑结构。节点可以任意移动,导致网络拓扑结构也随之发生变化。在这种环境中,由十终端的无线通信覆盖范围有限,两个无法直接通信的用户终端可以借助其它终端的分组转发进行数据通信。在移动Adhoc网络中,节点兼备主机和路由器两种角色。一方面,节点作为主机运行相关的协同应用程序另一方面,节点作为路由器需要运行相关的路由协议,进行路由发现、路由维护等常见的路由操作,对接收到不是发向自己的分组要进行分组转发。因为移动Adhoc网络是一个多跳的无线移动网络,两个要交换信息的主机可能不能直接进行通信。1.1.2Adhoc网络的特点(1)网络的独立性「5」Adhoc网络相对常规通信网络}fn言,最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要硬件基础网络设施的支持,快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖十现有的网络通信设施,具有一定的独立性。Adhoc网络的这种特点很适合灾难救助、偏远地区通信等应用。         (2)变化的网络拓扑结构「5」在Aah}c网络中,移动主机可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的链路增加或消失,主机之间的关系不断发生变化。在自组网中,主机可能同时还是路由器,因此,移动会使网络拓扑结构不断发生变化,Ifu}_变化的方式和速度都是不可预测的。对十常规网络}fn言,网络拓扑结构则相对较为稳定。(3)有限的无线通信带宽「6]在Aah}c网络中没有固定基础设施的支持,因此,主机之间的通信均通过无线传输来完成。由十无线信道本身的物理特性,它提供的网络带宽相对有线信道要低得多。除此以外,考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素,移动终端可得到的实际带宽远远小十理论中的最大带宽值。(4)有限的主机能源在Aahoc网络中,主机均是一些移动设备,如:便携计算机或掌上电脑。由十主机可能处在不停的移动状态下,主机的能源主要由电池提供,因此Aahoc网络有能源有限的特点。(5)网络的分布式特性在Aahoc网络中没有中心控制节点,主机通过分布式协议互联,一旦网络的某个或某些节点发生故障,其余的节点仍然能够正常工作。(6)生存周期短Aahoc网络主要用十临时的通信需求,相对与有线网络,它的生存时间一般比较短。        1.1.3研究意义在当今信息技术飞速发展的时代,以工nternet为代表的信息网络给人们的生活带来了巨大的变化,政府上网、企业上网、家庭上网、电子商务等成了当今的热门话题。微电子技术、计算机技术和无线通信等技术的进步,推动了低功耗多功能传感器的快速发展,使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。信息的获取是实现信息化的前提,Ifn获取信息的重要工具之一就是传感器。传感器等信息获取技术和传送技术的进步为WSN的发展和应用奠定了基础。近年来,随着无线技术、微机电系技术的发展,无线传感器网络技术取得了巨大的进步。无线传感器网络「下」由十其快速展开自动组网、抗毁性强、监测精度高、覆盖区域大等特点}fn具有广阔的应用前景,并因此成为信息领域的研究热点。从网络层模型的角度分析,每一层都有需要结合WSN的特点进行细致研究的问题,己有的研究主要集中在网络层和链路层。  参考文献[1]土金龙,土呈贵,吴启辉,龚玉萍. Ad hoc移动无线网络「M].北京:国防 工业出版社,2004,1-8方旭明.移动Ad hoc网络研究与发展现状「J].数据通信,2003  9 (1)16一66土海涛.Ad hoc网络体系结构及其设计[[J].中国数据通信,200 3  8(13):70一77江小兰.移动Ad hoc网络多播路由协议及仿真研究「D].硕士学位论文.武汉理工大学,2006周维.无线传感网络路由协议设计及仿真[[D].硕士学位论文.武汉理工大 学,2006郑少仁,土海涛,赵志峰,米志超,黎宁.Ad hoc网络技术「M].人民邮电出版,2005, 1-277李晓维.无线传感器网络技术「M].北京:北京理工大学出版社,2007.孙利民.无线传感器网络「M].北京:清华大学出版社,200_5.陈涛,刘景泰,邮志刚.无线传感网络研究与运用综述[J].总线与网络.2005,7:41一46.Bult K, Burstein A, Chang D, Dong M, Kaiser W J.Wireless IntegratedMicrosensors  [C].Proceedings  of  Conference  on  Sensors  and  Systems(Sensors Expo).Anaheim, CA, USA, 1996:33一38.李风保,李凌.无线传感器网络技术综述[[J].仪器仪表学报 .2005,26(8):559一_5 61.李建中,高宏.无线传感器网络的研究进展[fJl.计算机研究与发展,2008,45(1):1一1 _5.Joseph Polastre, Robert Szewcyzyk, Cory Sharp, David Culler. The moterevolution: Low power wireless sensor network [C].In: proc.of the 16symposium on high performance chips(HotChips),2004.Kahn J M, Katz R H, Pister K S J. Mobile Networking for Smart Dust [C].ACM/IEEE Intl. Conf. on Mobile Computing and Networking (MobiCon 99),Seattle, WA,1999.石军锋,钟先信,陈帅,邵小良.无线传感器网络结构及特点分析「J].重庆大学学报(自然科学版). 2005,28(2):16-19.刘敏钎,吴泳,伍卫国.无线传感网络(WSN)研究[[J].微电子学与计算机.2005,22(7):_5 8一61.崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽.无线传感器网络研究进展[fJl.  摘要 5-6 ABSTRACT 6 致谢 7-13 第一章 绪论 13-20     1.1 研究背景及意义 13-15         1.1.1 Ad hoc 网络的定义 13         1.1.2 Ad hoc 网络的特点 13-14         1.1.3 研究意义 14-15     1.2 研究现状 15-19         1.2.1 无线传感器网络的特点 16-17         1.2.2 无线传感器网络的应用 17-19     1.3 本文的工作和主要内容 19     1.4 论文结构 19-20 第二章 无线传感器网络技术研究 20-29     2.1 无线传感器网络的网络结构 20-22         2.1.1 传感器节点组成 21-22         2.1.2 sink 节点组成 22     2.2 无线传感器网络的协议参考模型 22-23     2.3 无线传感器网络的关键技术 23-25         2.3.1 网络拓扑技术 23         2.3.2 路由控制技术 23-24         2.3.3 数据融合技术 24         2.3.4 时间同步技术 24-25         2.3.5 网络安全技术 25     2.4 无线传感器网络的性能评价标准 25-26     2.5 无线传感器路由协议特点 26-28     2.6 小结 28-29 第三章 无线传感器网络的路由协议 29-40     3.1 无线传感器网络路由协议的概述 29-30     3.2 无线传感器网络路由协议的分类 30-32         3.2.1 先验式路由协议 30-31         3.2.2 反应式路由协议 31-32     3.3 AODV 协议的分析 32-39         3.3.1 AODV 路由算法的原理 32-33         3.3.2 AODV 功能函数分析 33-39     3.4 小结 39-40 第四章 路由算法 Tree 的设计 40-52     4.1 Tree 算法的提出 40         4.1.1 背景 40         4.1.2 Tree 算法原理 40     4.2 Tree 模块定义 40-46         4.2.1 Tree 功能函数的定义 41-44         4.2.2 算法新增分组头的定义 44-45         4.2.3 路由表的定义和实现 45-46     4.3 功能函数的分析 46-50         4.3.1 产生路由请求 46-47         4.3.2 路由请求的处理 47-48         4.3.3 路由应答和应答处理 48-49         4.3.4 确认包的发送和接收 49-50     4.4 在 NS2 中添加 Tree 50-51     4.5 小结 51-52 第五章 Tree 的仿真和性能测试 52-65     5.1 NS2 仿真环境概述 52-57         5.1.1 NS2 原理 52-54         5.1.2 NS2 模拟步骤 54-57     5.2 Tree 的仿真与性能分析 57-63         5.2.1 场景设计 57-59         5.2.2 对路由代价的分析 59-60         5.2.3 对延迟的分析 60-61         5.2.4 对包到达率的分析 61-62         5.2.5 Tree 与AODV 协议的性能比较 62-63     5.3 Tree 算法的不足 63-64     5.4 小结 64-65