傳感器網絡有效工作壽命的模擬與實現

論文字數:12463,頁數:38  有開題報告，任務書

 摘要
 傳感器網絡是當今國際上備受關注的問題，可以廣泛應用與軍事、交通、環境監視和預報、衛生保健、空間探索等領域。由于每個傳感器的能量負載有限，針對傳感器網絡節點能量難以補充，如何延長傳感器網絡壽命成為關鍵問題。所謂傳感器網絡的有效工作壽命在本文是指整個網絡第一個耗盡能量的傳感器節點的壽命。
 由于傳感器網絡實際的工作環境很難按人們的理想狀態進行，且其實際的工作環境又很難人為控制到恰到好處。所以本文首先學習網絡仿真，對主流的仿真軟件加以介紹，給出傳感器網絡壽命的定義并對路由算法進行研究。在這個方面，針對無線傳感器網絡的特點，對轉發和路由選擇的問題進行處理，從而得到更加高效，低能耗的算法。除此之外學習網絡模擬工具ns2的安裝、用和配置以及ns2用到的腳本語言tcl,otcl,tclcl，之后在ns2上開始進行網絡模擬實驗練習，對wsn路由協議進行研究模擬并添加新協議，實現傳感器網絡的單跳多跳路由協議，對能耗的不均衡問題進行模擬。通過對能耗的研究和模擬，提出自己的關于能耗的新假設，即結合單跳多跳協議的優缺點給出一個能量二分的延長網絡壽命的方法，并進行模擬來延長傳感器網絡壽命。
 
 
 關鍵詞： 傳感器網絡；能量有效性；路由協議；NS2；能量二分；壽命
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
 
                              
 目錄
1緒論 1
1.1課題的來源及研究意義 1
1.2 本文所作的主要工作 1
1.3 本文的結構 2
2預備內容 2
2.1 網絡仿真 2
2.1.1 主流的仿真軟件 2
2.1.2 五種仿真軟件的比較 3
 2.2 NS2的介紹 4
2.2.1 NS2的架構 4
2.2.2 NS2使用的基本流程 5
2.2.3 NS2的體系結構 5
2.3 什么是無線傳感網（WSN） 6
2.3.1無線傳感器網絡體系結構 6
2.3.2無線通訊網絡路由協議 6
2.4網絡壽命的幾種定義 7
3.路由協議的模擬實現 7
3.1  NS2的安裝 7
3.1.1安裝cygwin 7
3.1.2安裝ns2 7
3.2  單跳協議的模擬 8
3.2.1 單跳的定義 9
3.2.2 模擬場景的設定 10
3.2.3 sink結點的定義 10
3.2.4創建sink nodes 11
3.2.5創建common  nodes 12
3.2.6定義模擬參數 12
3.2.7建立相關檔案 13
3.2.8設定連接 13
3.2.9結束模擬 14
3.3多跳協議的模擬 15
3.3.1多跳的定義 15
3.3.2模擬場景的設定 15
3.3.3 sink結點的定義 16
3.3.4創建sink nodes 17
3.3.5創建common nodes 17
3.3.6 定義模擬參數 17
3.3.7 執行模擬程序 18
4模擬結果的分析 18
4.1 模擬結果nam 的分析 18
4.1.1 單跳nam 的分析 18
4.1.2 多跳nam 的分析 19
4.1.3 兩種分析的對比 20
4.2本章模擬結論 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 能量二分的路由路徑 22
5.1.3能量二分的一般推導 23
5.2能量二分的實現 24
5.2.1創建sink結點 24
5.2.2創建普通結點 24
5.2.3指定要發送數據的sink結點 25
5.2.4 執行模擬程序 25
5.3網絡壽命的分析 27
5.3.1網絡壽命的比較 27
5.3.2模擬缺陷 27
結束語 28
致  謝 29
參考文獻 30