基于网络编码的无线传感网节能路由算法研究

【摘要】：无线传感器网络是一种多跳自组织网络，它具有低功耗、低成本和分布式的特点。该网络一般部署在人类无法到达的危险环境或战场环境，其节点的能源由电池来维持，对能量受限的无线传感器网络而言，如何设计一个节能的路由传输协议是不可或缺的议题。从这一点出发，提出了一种基于网络编码的节能多路径路由算法NCEEMR，旨在实现无线传感器网络路由的可靠传输和高效利用能量。 通过研究无线传感器网络的体系结构，在深入分析无线传感器网络的路由设计目标的基础上，提出了无线传感器网络路由的三个关键性能：节能性、可靠性和网络生命期。在此基础上，深入分析了一种多路径路由算法ReInForM的原理和不足，提出了该算法一种优化方案：基于网络编码的数据冗余度优化和基于剩余能量的节点选择优化。从优化方案出发，提出了一种基于网络编码的节能多路径路由算法NCEEMR，该路由算法采用多路径路由思想、网络编码技术和基于剩余能量的节点选择方法，实现了无线传感器网络路由的可靠传输和高效利用能量。 为了验证NCEEMR路由算法的性能，从理论分析和仿真两个方面对NCEEMR和ReInForM两种路由算法进行了性能评价。首先深入研究无线传感器网络路由的关键性能，提出无线传感器网络路由算法的性能评价指标，包括三个性能指标：可靠度、冗余度和平均网络能耗。并利用数学推导的方式评价了这两种路由算法的性能指标。然后通过仿真实验来分析这两种路由算法的性能。验证了该性能评价指标的有效性。实验结果表明，该算法一定程度上节省了网络能量，实现了节能路由传输。 【关键词】：无线传感器网络 网络编码 可靠度 网络能量消耗 节能路由
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 课题研究内容13-14
• 1.4 论文组织结构14-15
• 2 无线传感器网络路由算法及网络编码技术15-23
• 2.1 无线传感器网络路由算法的设计目标15-17
• 2.2 网络编码技术17-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 基于网络编码的无线传感网节能路由算法 NCEEMR23-35
• 3.1 问题描述23
• 3.2 多路径路由算法 ReInForM 的原理23-25
• 3.3 ReInForM 算法的缺陷及改进方法25-28
• 3.4 NCEEMR 算法28-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 NCEEMR 路由算法的性能评价35-48
• 4.1 无线传感器网络路由算法的性能评价指标35-38
• 4.2 NCEEMR 的性能评价38-43
• 4.3 仿真实验与分析43-47
• 4.4 本章小结47-48
• 5 总结与展望48-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-56
• 附录 1 攻读硕士学位期间参与的科研项目56-57
• 附录 2 攻读硕士学位期间发布论文目录57

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