本文關(guān)鍵詞：基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究

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【摘要】：近年來,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)已深入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾�(gè)領(lǐng)域,影響和改變著我們的生活。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種信息獲取平臺(tái),它是由許多微小的節(jié)點(diǎn)自組織形成的一個(gè)多跳無線網(wǎng)絡(luò)。在WSNs中,能量捕獲技術(shù)是近幾年的熱點(diǎn)研究問題。該技術(shù)是指?jìng)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)自帶能量捕獲設(shè)備,其運(yùn)行所需的能量從周圍環(huán)境中捕獲而來。傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都是由電池供電,自身攜帶的能量非常有限,一旦電池能量耗盡,網(wǎng)絡(luò)的生命期也就結(jié)束了。采用能量捕獲技術(shù),可以緩解或者從根本上解決這一問題。采用了能量捕獲技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),我們稱之為能量捕獲無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks,EH-WSNs)。把能量捕獲技術(shù)應(yīng)用于WSNs中,其工作機(jī)制和傳統(tǒng)的WSNs不同,主要表現(xiàn)在:EH-WSNs中的節(jié)點(diǎn)具有能量捕獲特性。本文利用EH-WSNs節(jié)點(diǎn)的能量捕獲特性研究基于EH-WSNs的路由算法。本文的主要工作內(nèi)容和研究成果如下:1)研究了基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由算法問題。針對(duì)能量捕獲技術(shù)可以延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命期的特點(diǎn),本文提出了EPOR(Energy Potential Opportunistic Routing)路由算法。EPOR的要點(diǎn)是:首先,引入一個(gè)潛能函數(shù),用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的能量潛能。然后,計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的期望傳輸次數(shù)ETX(Expected Transmission Count)。最后,用節(jié)點(diǎn)的能量潛能和ETX共同決定發(fā)送節(jié)點(diǎn)的候選集節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包后需要延遲的時(shí)間。延遲時(shí)間最短的那個(gè)候選集節(jié)點(diǎn)即為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的最佳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)表明,EPOR比OR和EAOR等傳統(tǒng)的機(jī)會(huì)路由算法具有更高的網(wǎng)絡(luò)生命期。2)研究了基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)AODV路由算法問題。結(jié)合節(jié)點(diǎn)能量捕獲的特性,本文提出了EP-AODV(Energy Potential AODV)路由算法。本文在EP-AODV路由算法中采用了延遲機(jī)制,當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí),節(jié)點(diǎn)不會(huì)立即轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),而是延遲一段時(shí)間后再轉(zhuǎn)發(fā)。該路由算法的要點(diǎn)是:首先,計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的潛能能量。其次,計(jì)算從源節(jié)點(diǎn)到本節(jié)點(diǎn)這段鏈路的節(jié)點(diǎn)平均潛能能量。然后,比較節(jié)點(diǎn)的潛能能量和節(jié)點(diǎn)平均潛能能量的大小,取二者最小的值E_(min)。最后,用E_(min)以及本節(jié)點(diǎn)與上游發(fā)送節(jié)點(diǎn)的丟包率共同決定本節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間。最先到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的那條路徑就是最終的路由。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明,EP-AODV比傳統(tǒng)的AODV和EA-AODV具有更長的網(wǎng)絡(luò)生命期,更大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量,網(wǎng)絡(luò)負(fù)載也更加均衡。本文所提出的EPOR和EP-AODV路由算法對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)生命期,均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載以及增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：能量捕獲 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 路由算法 機(jī)會(huì)路由 AODV
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-16
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述11-12
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)12-14
• 1.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)14
• 1.1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法14-16
• 1.1.5 能量捕獲無線傳感器網(wǎng)絡(luò)16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)19-21
• 第2章 相關(guān)理論知識(shí)21-33
• 2.1 機(jī)會(huì)路由算法21-24
• 2.1.1 機(jī)會(huì)路由算法的基本原理21-22
• 2.1.2 機(jī)會(huì)路由算法的優(yōu)勢(shì)22-24
• 2.2 固定路由算法24-31
• 2.2.1 AODV路由算法的基本思想24-27
• 2.2.2 AODV路由算法的工作過程27-30
• 2.2.3 EA-AODV路由算法30-31
• 2.3 本章小結(jié)31-33
• 第3章 基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由算法33-41
• 3.1 研究動(dòng)機(jī)33
• 3.2 算法基本思想33-34
• 3.3 算法具體實(shí)現(xiàn)34-37
• 3.3.1 期望傳輸次數(shù)35
• 3.3.2 節(jié)點(diǎn)能量潛能35-36
• 3.3.3 節(jié)點(diǎn)退避時(shí)間36-37
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)37-40
• 3.5 本章小節(jié)40-41
• 第4章 基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)AODV路由算法41-50
• 4.1 研究動(dòng)機(jī)41
• 4.2 EP-AODV算法基本原理41-44
• 4.3 算法具體實(shí)現(xiàn)44-45
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)45-49
• 4.5 本章小節(jié)49-50
• 第5章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 總結(jié)50
• 5.2 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55-56
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果56

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：569440