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无线传感器网络技术是改变未来人类与自然界交互方式的重要技术。无线传感器结点依靠自身携带的电池提供能源,要求在长时间免维护的情况下正常工作,高效利用和节约结点携带的能源是传感器网络设计的重要目标。根据Ad Hoc这种自组织分组无线网络技术和无线传感器网络高效利用能源的要求,研究AdHoc适用于无线传感器网络的高效节能路由。
本文研究了Ad hoc技术网络层的常用路由协议,包括DSDV协议、DSR协议和AODV协议。分析了这三种协议的原理以及性能上的优缺点,重点讨论三种协议在能量利用方面的性能,得出结论AODV协议具有更优良的节能性能。
然后在AODV协议的基础上,讨论了几种高效节能算法,着重研究了AFECA算法和SAF算法,分析了它们的性能:AFECA的数据包发送率较高,而节能较少,SAF算法能节省较多能量,但网络连通率略低。本文根据这两种算法的特点,提出了改进节能性能的BiCA方法,即设定两个阶段,分别使用AFECA算法和SAF算法,以兼顾网络的高连通率。
最后,使用NS-2网络模拟器来验证评估AFECA算法、SAF算法和BiCA算法。仿真结果表明:BiCA算法综合了AFECA算法和SAF算法的优点,在残余能量方面能够节约大约5%的能量,同时能获得更好的贯穿全网的结点能量分布状况,而均匀的网络分布意味着对网络拓扑变化更好的适应性。
本文的结构为:第一章大体介绍了无线传感器网络和Ad Hoc技术,分析了这两种技术的体系结构、特点以及用途;第二章介绍Ad Hoc网络的常用路由协议,分析了几种常用路由协议的原理和优缺点;第三章阐述了在AODV协议基础上的节能方法算法,分析现有的几种算法的优缺点并提出了改进;第四章进行了仿真,介绍了仿真软件、方法,分析了仿真数据,验证了新算法的优点;第五章作了总结和展望。