T3008WSN中基于定向扩散路由协议的研究与模拟实现2.docVIP

摘 要 无线传感器网络是21 世纪最有发展前景的十大技术之一。在无线传感器网络的多种路由协议中，定向扩散是以数据为中心的路由协议，与无线传感器网络以数据为中心的特点相符合，有着传统的路由协议不具备的优势，目前仍然是该领域研究的一个热点。但是定向扩散协议的一些缺陷会影响它在无线传感器网络中的应用。 我们针对定向扩散路由协议的特点，对该协议及其改进算法进行了深入的研究。本文首先对无线传感器网络做了概要的介绍，简要介绍了目前无线传感器网络的主流路由协议、国内外研究的现状，提出定向扩散协议研究的重要意义。然后对定向扩散路由协议从原理到实现过程等做了详细的介绍，使大家能够详细的理解定向扩散路由协议。接着详细比较分析了定向扩散协议所存在的各种优缺点，并在此基础上引入探讨了针对定向扩散协议的一种改进算法DDRLD。 最后，我们利用NS2仿真工具来进行路由协议的研究，根据NS2仿真实验结果详细地剖析了定向扩散路由协议的各项指标，并通过仿真结果的比较分析，证实定向扩散协议的改进算法DDRLD具有更好的节能性和适应性。 关键词：无线传感器网络；定向扩散路由协议；DDRLD算法；NS2仿真 目 录 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 课题研究的内容 1 1.3 国内外研究现状 1 1.4 课题研究的意义 2 1.5 本文的章节安排 3 第2章 无线传感器网络概述 4 2.1 无线传感器技术背景 4 2.2 无线传感器网络发展趋势 4 2.3 无线传感器网络特点 5 2.4 无线传感器网络的结构 5 2.4.1 无线传感器网络的体系结构 5 2.4.2 无线传感器网络的节点结构 6 2.4.3 无线传感器网络的网络结构 7 2.5 无线传感器网络的路由技术 7 2.6 无线传感器网络的应用 8 第3章 定向扩散路由协议的研究 10 3.1 定向扩散路由协议介绍 10 3.2 定向扩散路由协议的主要思想 10 3.3 定向扩散路由协议的命名机制 11 3.4 定向扩散路由协议的兴趣与梯度 11 3.4.1 兴趣扩散 11 3.4.2 梯度建立 12 3.5 定向扩散路由协议的数据传播 13 3.6 路径的建立和加强 14 第4章 定向扩散路由协议的改进探讨 16 4.1 定向扩散协议的缺陷分析 16 4.2 DDRLD 改进思路 17 4.3 DDRLD算法过程 18 4.4 DDRLD 分析 19 第5章 DD协议的仿真结果及分析 21 5.1 定向扩散路由协议的仿真 21 5.1.1 仿真环境 21 5.1.2 编写TCL脚本 22 5.1.3 仿真结果 26 5.2 仿真实验与结果分析 28 5.2.1 平均延迟分析 28 5.2.2 剩余能量分析 29 结 论 30 参考文献 31 致 谢 33   （a） 广播兴趣 （b） 初始梯度探索 （c） 数据沿梯度传播 图 3.1 查询扩散阶段图 (a) 梯度建立 (b) 路径加强 (c) 有多个源节点 (d) 有多个Sink节点 (e) 路径修复 图 3.3 定向扩散梯度建立过程图 5.1.3 仿真结果 上面针对定向扩散路由协议、泛洪和多播协议分别进行了仿真。它们的评价协议性能的指标如下： 能耗：能量的消耗问题是传感器网络面临的最大的问题，直接影响到网络的生存期。网络中只要有少量的能量就可以自组成网，直到能量完全耗尽。 时间延时：是指当观察者发出请求到接收者得到回答信息所需要的时间，用来衡量路由的实时性。 1.对trace 文件格式进行分析。运行脚本文件diffusion.tcl可以得到仿真跟踪文件diffusion.nam和diffusion.tr（即trace文件）. 本文的AWK命令如下： $ gawk –f ’{print $2，$14} diffusion.tr diffusion.data 2. 协议动画演示。在SHELL中运行命令name diffusion.nam，如图5.1是本文仿真的动画演示，包含50个节点的传感器网络，红色圆圈代表发送数据，蓝色圆圈代表发送兴趣。 图 5.1 50个节点的Nam动画 3.使用NS2 自带的绘图工具gnuplot，将提取出来的数据绘制成的图形。如图5.2为在50个节点、100和250个节点网络中，flooding，multicast 协议能量的变化过程，可知，定向扩散协议不论在小规模或大规