拓扑结构对传感网数据汇聚的性能影响研究(2)
4.3 LEACH协议与SEP协议的对比仿真 23
4.3.1 网络平稳阶段 25
4.3.2 簇头个数变化 30
4.3.3 网络吞吐率 32
4.4 本章小结 35
结 论 36
致 谢 37
参考文献 38
1 引言
1.1 研究背景及意义
随着社会智能化水平的提高，无线传感器网络正成为社会生活中不可缺少的一部分。传感器节点需同时具有数据获取、信号传输和数据处理等功能,是无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)的基本组成单元。为了在野外或灾难现场等恶劣环境随机地部署传感器网络，无线传感器网络与传统的传感器网络相比最明显的差别在于,传统传感器网络中各个节点的位置是经过设计确定的;而无线传感器网络由大量传感器节点组成,随机分布在监测区域内,各个传感器节点的位置事先是不确定[15]。为了实现这一功能，自组织的能力是这种传感器网络应有能力。不像只可以进行简单原始数据采集的传统的传感器节点,在这种无线传感器网络中,传感器节点有一定的数据处理能力可以对采集得到的数据进行一定的数据融合和压缩 [4]。虽然在实际应用中一个传感器的数据处理能力是有限的，受限于每个传感器节点的有限能量，单个传感器只能进行少量的数据处理，但当无线传感器组成一个网络时可以对大量数据的聚合和传输，因此组网工作也是这种网络的强大的功能之一。无线传感器网络为包括军事、安全、环保、医疗、科学研究以及灾难救援等多个领域的技术发展开拓了新的领域[16]。
数据收集是无线传感器网络设计的基本目的,有效、可靠地将传感器节点得到的数据传输到观察点。传感器网络的基本功能就是具备数据的采集与传输功能。国内外研究人员在研究了影响无线传感器网络中数据传输的各种可能因素后,从不同角度提出了许多不同的解决方案,从最初的利用路由管理，数字编码对数据进行处发展到利用其他技术提高无线传感器网络中数据的可靠传输,各种技术的发展提高了许多传感器网络中的数据传输成功率但是随着传感器网络规模的扩大,在网络整体水平比以往有较大程度的提高的基础上,继续使用已有的数据可靠传输技术将无法满足无线传感器网络的需求,因此传感器网络的研究发展迫切需要研究与发展对数据可靠传输方法。
无线传感器网络的任务是将传感器节点收集得到的大量数据包传输到基站。如何提高传输效率、降低数据传输量是无线传感器网络的研究方向。数据融合技术正是以节省节点能量、降低网络数据通信量、提高信息收集准确率，延长网络生存时间为目的的网络传输技术。它成为无线传感网络性能进一步提升的重要研究课提[5]。
无线传感器网络的应用前景广阔，涉及到国家社会的方方面面，包括军事，医疗，工业生产和社会管理等各个领域。无线传感器网络的发展将极大的影响人们未来生活的模式，有巨大的研究意义。
1.2 国内外研究现状
1.3 毕业设计工作
毕业设计主要工作包括以下三个方面:
第一 学习无线传感器网络的基本知识，了解路由协议的性能指标和研究方向。在对主流的一些传感器网络路由算法和网络拓扑结构进行研究的基础上,总结分析它们的优缺点,为后续的仿真路由算法奠定基础。
第二 学习矩阵实验室MATLAB的使用，利用其作为模拟平台实现以LEACH协议为代表的分簇路由协议的数据汇聚。
第三 利用矩阵实验室MATLAB中仿真LEACH协议与SEP协议，从能量有效性和网络可靠性两个角度,网络生存时间、节点数据吞吐量以及网络路由结构稳定性三个方面现有的多路径路由算法进行了比较,分析分簇结构对网络性能的影响。分析SEP协议相对于LEACH协议的优越性。
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