本文關(guān)鍵詞：基于協(xié)同式任務(wù)均衡的無線傳感網(wǎng)路由優(yōu)化算法研究　出處：《廣東工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 任務(wù)強(qiáng)度 負(fù)載均衡 協(xié)同式 干擾度 QoS

【摘要】：無線傳感網(wǎng)(Wireless Sensor Network, WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量廉價微型傳感器節(jié)點,通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息,并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感網(wǎng)的三個要素。無線傳感網(wǎng)作為以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò),路由協(xié)議則是其組網(wǎng)的基礎(chǔ)。如何高效的傳輸收集到的數(shù)據(jù)是一個重要的步驟,而路由協(xié)議解決了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸問題。盡管在無線傳感網(wǎng)路由方面已有不少研究成果,但是還沒有一個以數(shù)據(jù)為中心,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)任務(wù)強(qiáng)度與無線信道特點的任務(wù)均衡的QoS路由協(xié)議。因此,本文研究了無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議中的兩個問題：網(wǎng)絡(luò)任務(wù)強(qiáng)度與傳輸能力的關(guān)系、任務(wù)均衡路由協(xié)議的研究,主要研究內(nèi)容如下：(1)本文應(yīng)用了任務(wù)強(qiáng)度的概念,任務(wù)強(qiáng)度可以表示網(wǎng)絡(luò)可以處理任務(wù)的能力。超過網(wǎng)絡(luò)的最大任務(wù)強(qiáng)度,網(wǎng)絡(luò)就會因為處理能力不夠而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。任務(wù)強(qiáng)度的概念把無線傳感網(wǎng)傳輸能力和網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)分配聯(lián)系在一起。通過分析得到了網(wǎng)絡(luò)任務(wù)與傳輸能力之間的關(guān)系。在最優(yōu)化傳輸能力的分析過程中可以知道,無線信道的干擾、網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的分配、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)傳輸能力,同時對如何設(shè)計有效的任務(wù)均衡路由提供了一定的啟發(fā)。(2)通過任務(wù)強(qiáng)度與傳輸能力關(guān)系的啟發(fā),本文提出了協(xié)同式任務(wù)均衡路由協(xié)議NIDR。該協(xié)議通過節(jié)點的深度信息作為均衡網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的前提,使用改進(jìn)了的AODV算法來得到網(wǎng)絡(luò)的最小生成樹拓?fù)?并根據(jù)此最小生成樹得到節(jié)點深度。同時,結(jié)合了無線信道的特點,引入了節(jié)點間干擾度的概念。節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時,會不斷迭代更新自身的干擾度,通過協(xié)同節(jié)點之間的干擾度信息,每個節(jié)點都有自已作為下一跳節(jié)點的度量。在進(jìn)行路由選擇時,借助多路徑中的節(jié)點、節(jié)點干擾度和節(jié)點能量指標(biāo),動態(tài)的調(diào)整路由,使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的負(fù)載和能量分布更加均衡。(3)使用OPNET Modeler仿真平臺對提出的NIDR算法進(jìn)行仿真。OPNET Modeler作為一個優(yōu)秀的仿真平臺工具,可以很好的支持無線傳感網(wǎng)的仿真。通過對NIDR協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模、節(jié)點建模和進(jìn)程建模,然后對NIDR及其他二種任務(wù)均衡路由算法IDDR和EQSR的性能做了對比分析。從仿真的實驗結(jié)果可以看出,相對與其他兩種算法,NIDR能更好的提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、具有更優(yōu)的端到端時延,還減少了網(wǎng)絡(luò)丟包率,延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期,可以說,結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)任務(wù)強(qiáng)度和無線信道特點的NIDR路由協(xié)議,可以有效的提高網(wǎng)絡(luò)的運行效率。
[Abstract]:Wireless Sensor Network (WSNs) is a large number of cheap micro sensor nodes deployed in the monitoring area. A multi-hop self-organizing network system formed by means of wireless communication. The purpose of the system is to collectively perceive, collect and process the information of the perceived object in the network coverage area, and send it to the observer. Sensor. Perception objects and observers constitute the three elements of wireless sensor network. Wireless sensor network is a data-centric network. Routing protocol is the foundation of its network. How to transmit the collected data efficiently is an important step. The routing protocol solves the problem of data transmission in the network. Although there have been a lot of research achievements in wireless sensor network routing, none of them is data-centric. The task equalization QoS routing protocol based on the characteristics of network task intensity and wireless channel. Therefore, this paper studies two problems in wireless sensor network routing protocol: the relationship between network task intensity and transmission capacity. The main contents of this paper are as follows: 1) this paper applies the concept of task intensity, which can represent the ability of network to handle tasks, which exceeds the maximum task intensity of the network. The concept of task intensity links the transmission capacity of the wireless sensor network with the task assignment of the network. The analysis shows the relationship between the network task and the transmission capacity. In the process of optimizing transmission capacity analysis can be known. The interference of wireless channel, the assignment of network tasks and the scale of network seriously affect the transmission ability of the network. At the same time, it provides some inspiration on how to design effective task balanced routing. In this paper, a cooperative task balancing routing protocol NIDR is proposed, which uses the depth information of nodes as the premise of balancing network tasks. The improved AODV algorithm is used to obtain the minimum spanning tree topology of the network, and the node depth is obtained according to the minimum spanning tree. At the same time, the characteristics of wireless channel are combined. The concept of internode interference degree is introduced. While sending data, nodes will update their interference degree iteratively, and use the interference information between cooperative nodes. Each node has its own metric for the next hop node. In routing selection, the routing is dynamically adjusted with the help of the nodes in the multi-path, the degree of interference and the energy index of the nodes. Make the load and energy distribution of nodes in the network more balanced. Using OPNET Modeler simulation platform to simulate the proposed NIDR algorithm. OPNET Modeler as an excellent simulation platform tool. It can well support the simulation of wireless sensor network. Through the NIDR protocol network modeling, node modeling and process modeling. Then, the performance of NIDR and other two task equalization routing algorithms, IDDR and EQSR, are compared and analyzed. From the simulation results, we can see that the performance of the two algorithms is relative to the other two algorithms. NIDR can better improve network throughput, have better end-to-end delay, but also reduce the network packet loss rate, prolong the network life cycle, can be said. The NIDR routing protocol, which combines the task intensity and wireless channel characteristics, can effectively improve the efficiency of the network.
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：1380560