传感器网络有效工作寿命的模拟与实现

论文字数:12463,页数:38  有开题报告，任务书

 摘要
 传感器网络是当今国际上备受关注的问题，可以广泛应用与军事、交通、环境监视和预报、卫生保健、空间探索等领域。由于每个传感器的能量负载有限，针对传感器网络节点能量难以补充，如何延长传感器网络寿命成为关键问题。所谓传感器网络的有效工作寿命在本文是指整个网络第一个耗尽能量的传感器节点的寿命。
 由于传感器网络实际的工作环境很难按人们的理想状态进行，且其实际的工作环境又很难人为控制到恰到好处。所以本文首先学习网络仿真，对主流的仿真软件加以介绍，给出传感器网络寿命的定义并对路由算法进行研究。在这个方面，针对无线传感器网络的特点，对转发和路由选择的问题进行处理，从而得到更加高效，低能耗的算法。除此之外学习网络模拟工具ns2的安装、用和配置以及ns2用到的脚本语言tcl,otcl,tclcl，之后在ns2上开始进行网络模拟实验练习，对wsn路由协议进行研究模拟并添加新协议，实现传感器网络的单跳多跳路由协议，对能耗的不均衡问题进行模拟。通过对能耗的研究和模拟，提出自己的关于能耗的新假设，即结合单跳多跳协议的优缺点给出一个能量二分的延长网络寿命的方法，并进行模拟来延长传感器网络寿命。
 
 
 关键词： 传感器网络；能量有效性；路由协议；NS2；能量二分；寿命
The Simulation and Implementation of Sensor
Networks’ Effective Working Life
 
 
 Abstract
 Sensor networks are contemporary international issue of great concern , It can be widely used in the military, transportation, environmental monitoring and forecasting, health, space exploration and other fields. As each sensor' energy load is limited,and it is difficult to add energy, how to extend the life of sensor networks becomes aney issue. The so-called sensor networks' effective work life in this paper is the span of the first sensor node that deplets its energy. There are other explainations of networks’ effective working life,this paper will introduce them one by one.  
 Sensor networks' actual work environment is not easy to the ideal state, and the actual work environment is very difficult to control to the perfection artificial . So this paper firstly introduces network simulation, and the main network simulator. This paper give Sensor networks' definition of life as well as  research of routing algorithm . Considering wireless sensor networks'characteristics of the transmitting and routing issues, obtian a more efficient algorithm.It introduces network simulation tools' installation, configuration and using of  the tcl,otcl, tclcl script language and makes practice of network simulator. After simulating wsn routing protocol it  adds new protocol to it , and implements the sensor network' Single-hop and  multi-hop routing protocolon the energy unbalance simulation. Based on energy research and simulation,  proposes a new assumptions of the energy consumption , that the combination the advantages of multi-hop and single-hop to extend the life of sensor networks.
 
Keywords: Sensor Network; Effective of Energy; Routing Protocol;NS2; Energy divide
 
                              
 目录
1绪论 1
1.1课题的来源及研究意义 1
1.2 本文所作的主要工作 1
1.3 本文的结构 2
2预备内容 2
2.1 网络仿真 2
2.1.1 主流的仿真软件 2
2.1.2 五种仿真软件的比较 3
 2.2 NS2的介绍 4
2.2.1 NS2的架构 4
2.2.2 NS2使用的基本流程 5
2.2.3 NS2的体系结构 5
2.3 什么是无线传感网（WSN） 6
2.3.1无线传感器网络体系结构 6
2.3.2无线通讯网络路由协议 6
2.4网络寿命的几种定义 7
3.路由协议的模拟实现 7
3.1  NS2的安装 7
3.1.1安裝cygwin 7
3.1.2安裝ns2 7
3.2  单跳协议的模拟 8
3.2.1 单跳的定义 9
3.2.2 模拟场景的设定 10
3.2.3 sink结点的定义 10
3.2.4创建sink nodes 11
3.2.5创建common  nodes 12
3.2.6定义模拟参数 12
3.2.7建立相关档案 13
3.2.8设定连接 13
3.2.9结束模拟 14
3.3多跳协议的模拟 15
3.3.1多跳的定义 15
3.3.2模拟场景的设定 15
3.3.3 sink结点的定义 16
3.3.4创建sink nodes 17
3.3.5创建common nodes 17
3.3.6 定义模拟参数 17
3.3.7 执行模拟程序 18
4模拟结果的分析 18
4.1 模拟结果nam 的分析 18
4.1.1 单跳nam 的分析 18
4.1.2 多跳nam 的分析 19
4.1.3 两种分析的对比 20
4.2本章模拟结论 21
5能量二分法的路由模型 22
5.1能量二分的描述 22
5.1.1能量二分的提出 22
5.1.2 能量二分的路由路径 22
5.1.3能量二分的一般推导 23
5.2能量二分的实现 24
5.2.1创建sink结点 24
5.2.2创建普通结点 24
5.2.3指定要发送数据的sink结点 25
5.2.4 执行模拟程序 25
5.3网络寿命的分析 27
5.3.1网络寿命的比较 27
5.3.2模拟缺陷 27
结束语 28
致  谢 29
参考文献 30