无线传感器网络路由协议的研究摘要与应用高度相关的无线传感器网络具有与传统网络不同的特点，因此传统路由协议不能有效地用于无线传感器网络。本文分析了无线传感器网络的特点，着重研究了当前一些较为重要的路由协议的核心路由机制，并比较了这些路由协议的类别、特点和主要应用范围，主要围绕其网络层协议中的能量感知路由协议进行深入分析，重点研究能量路由原理、能量多路径路由原理、基于树的能量有效路由协议以及新型集中式能量有效路由协议等，并通过对几种路由协议的分析和研究得出了一些有用的结论。最后对无线传感器网络未来的研究策略与发展趋势进行了展望。关键词：无线传感器网络 ,能量感知路由协议 ,路由机制 ,能量多路径路由 Research on Routing Protocols in Wireless Sensor NetworkAbstractWireless sensor networks，being different from traditional networks and highly dependent on applications，cannot adopt traditional protocols efficiently in its application of network routingThis paper describes the routing protocol characteristics of wireless sensor networks and presents the classification of complicated routing protocols standards. Afterkey mechanisms of the existing representative routing protocols are analyzed, the comparison of the classifications，characteristics and applicationof differentprotocolare implementedIn this paper, the energy sensor routing protocol of network layer protocol are mostly analyzed and studied, which includes energy routing theory, energy multiplex paths routing theory, tree-energy routing and a centrality-energy routing .By comparing several kinds of routing protocol, some essential conclusion are drown. Finally，the important features of routing protocols possess are summarized and the future research strategies and trends are prospected.Keywords： wireless sensor network , energy sensor routing protocol , energy multiplex paths routing theory II毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目录目录I第一章绪论11.1 研究的背景11.2 WSN的发展历程31.3 我国和世界其他国家的研究情况41.4 本次探讨和研究的意义71.5 本文的内容安排9第二章无线传感器网络概述92.1传感器网络体系结构92.1.1 传感器网络结构92.1.2 传感器节点结构102.2 传感器网络的特征112.2.1 与现有无线网络的区别112.2.2 传感器节点的限制122.2.3 传感器网络的特点132.3 传感器网络的关键技术15第三章路由协议173.1概述173.2路由协议分类193.3三种路由协议的简介203.3.1 基于查询的路由203.3.2 地理位置路由223.3.3 可靠路由协议233.4 能量感知路由253.4.1 能量路由253.4.2 能量多路径路由273.4.3 基于树的能量有效路由协议303.4.4 一种新型集中式能量有效路由协议31第四章 路由算法的能量优化及分析方法404.1 路由算法的能量模块改进404.1.1 现有路由算法降低节点能耗方法404.1.2 改进节点的能量模块444.2 协议性能评价方法474.2.1 网络仿真软件分析484.2.2 网络仿真软件比较514.3 DEER算法534.3.1 算法介绍534.3.2 算法优点534.3.3 能量消耗模型544.3.4路由协议554.3.5 能量消耗和时延约束604.3.6 算法简要总结62第五章 路径耗能最小的路由模拟625.1 模拟构思625.2 模拟过程635.3 网络寻找最小耗能路径过程645.4 用C语言实现以上过程结果66第六章 总结676.1 本次工作总结676.2 将来进一步研究的方向68参考文献71外文翻译1译文1原文8第一章 绪论随着半导体技术、微系统技术、通信技术、计算机技术的飞速发展，20世纪90年代末在美国出现了现代意义的无线传感网络（wireless sensor network,WSN）技术。其后，该技术相继被一些重要机构预测为将改变世界的重要新技术，相关研究工作在世界各主要发达国家轰轰烈烈的开展起来。1.1 研究的背景近年来，微处理器和无线通信技术的不断进步产生了能够进行局部信息处理和无线通信的分布式设备，这种体积小、价格低廉且低能耗的节点被称作传感器节点。每个传感器节点仅能进行有限的信息处理，但是大量节点相互协作就可以详细观测一个给定的物理环境。大量这样的传感器节点通过无线通信技术自组织构成了无线传感器网络。无线媒介可以是红外设备或者无线电等。与传统的网络不同，无线传感器网络是依靠密集的散布以及相互协作来完成它们的任务。无线传感器网络由大量无线传感器节点互连而成，是传感器向微型化、智能化和无线通信化的延伸。根据传感器节点在使用中是否移动，可将无线传感器网络分为静态网络和动态网络，其中大多数是静态网络。在静态网络中，传感器节点被随机地或按一定要求布置在监测区域内，并根据用户的要求，可对温度、湿度、噪声、光强度、压力等环境参数进行测量，或者感知物体的运动速度和方向等。在动态网络中，传感器节点一般被安置在可移动的物体上，如车辆或被监测的动物，它将随物体的移动而移动。由于无线传感器网络应用前景广阔，它己经成为国内外的研究热点。作为一项正在发展中的技术，无线传感器网络还有许多技术问题需要解决。无线传感器网络应能达到以下要求:1.低能耗。低能耗的要求基于两种原因:一是由于传感器节点的体积小，因此能量供给有限;二是由于传感器网络的工作环境往往难以更新电池或因更新代价大而不可操作。节点的能耗大小对无线传感器网络的生存时间具有重大影响，是其核心优化目标之一。2.可扩展。由于传感器节点可能非常多，因而要求其应用的各项技术能有效用于大规模网络。3. 自适应。能够适应环境、网络拓扑等动态变化以及网络的高冗余特性等。4.简单。由于传感器节点的能力受限，因而现实可行的技术应简单有效。针对无线传感器网络的诸多要求和特点，目前围绕这一领域的研究内容很多.主要可分为节点层面和网络层面两大部分。在节点层面的研究内容主要包括传感器技术、低功耗芯片技术、无线通信技术等，网络层面的研究内容主要包括低能耗路由技术、低能耗MAC协议、协同定位技术、时钟同步技术、数据融合技术等。作为无线传感器网络通信层的核心技术，本课题着重研究低能耗路由技术。传感器网络应达到的要求使它的路由协议设计面临着节能和提高扩展性两个关键性问题。现有的路由协议都不能很好地解决这两个问题，因此有必要针对传感器网络的特点和需求研究专门的协议。综上所述，传感器网络路由技术的研究很有挑战性，是一个开放性的研究课题。1.2 WSN的发展历程 无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络。最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国技术评论杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。同年，美国商业周刊未来技术专版，论述四大新技术时，无线传感器网络也列人其中。美国今日防务杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。2004年(IEEE Spectrum)杂志发表一期专集：传感器的国度，论述无线传感器网络的发展和可能的广泛应用。能够预计，无线传感器网络的发展和广泛应用，将对人们的社会生活和产业变革带来极大的影响和产生巨大的推动。 无线传感器网络是从传感器网络开始的，