水下无线传感器网络能量路由协议的仿真研究

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水下无线传感器网络

水下无线传感器网络摘要：水下无线传感器网络是一种包括声、磁场、静电场等的物理网络，它在海洋数据采集、污染预测、远洋开采、海洋监测等方面取得了广泛的应用，将在未来的海军作战中发挥重要的优势。

描述了水下无线传感器网络的研究现状，给出了几种典型的水下无线传感器网络的体系结构，并针对水下应用的特点，分析了水下无线传感器网络设计中面临的节点定位、传感器网络能量、目标定位等诸多难题，最后根据应用需求提出了水下无线传感器网络研究的重点。

关键词：水下无线传感器网络；能量；定位1．引言水下无线传感器网络是使用飞行器、潜艇或水面舰将大量的(数量从几百到几千个)廉价微型传感器节点随机布放到感兴趣水域，节点通过水声无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给接收者。

近年来，水下无线传感器网络技术在国内外受到普遍关注，正在被广泛用于海洋数据采集，污染预测，远洋开采，海难避免，海洋监测等。

水下无线传感器网络具有传统传感器技术无法比拟的优点[1]：传感器网络是由密集型、成本低、随机分布的节点组成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃；分布节点的多角度和多方位的信息融合可以提高数据收集效率并获得更准确的信息；传感网络使用与目标近距离的传感器节点，从而提高了接收信号的信噪比，因此能提高系统的检测性能；节点中多种传感器的混合应用使搜集到的信息更加全面地反映目标的特征，有利于提高系统定位跟踪的性能；传感器网络扩展了系统的空间和时间的覆盖能力；借助于个别具有移动能力的节点对网络的拓扑结构的调整能力可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。

因此，传感器网络能够应用于恶劣的战场环境。

在军事领域，通过多传感器系统的密切协调，形成空-舰-陆基传感器构成的多传感器互补监视网络，对目标进行捕获、跟踪和识别。

水下无线传感器网络由于其应用环境的特殊性，要考虑海水盐度、压力、洋流运动、海洋生物、声波衰减等对传感器网络的影响，使水下无线传感器网络的设计比陆地无线传感器网络更难，对硬件的要求更高。

水下无线传感网络和通信技术研究

水下无线传感网络和通信技术研究随着人类对深海资源开发和海洋环境监控的需求不断增加，水下无线传感网络（Underwater Wireless Sensor Networks, UWSN）的研究日益受到关注。

水下无线传感网络是指将各种传感器分布于水下环境中，在水下进行监测、采集、传输及处理信息的网络系统。

而通信技术则是水下无线传感网络实现的关键技术之一。

本文将介绍水下无线传感网络和通信技术的研究现状、挑战及未来发展方向。

一、水下无线传感网络研究现状水下无线传感网络的研究可以追溯到20世纪80年代初期。

90年代末，水下传感技术得到了迅速发展，近年来，水下无线传感网络技术实现了快速的发展，普及了无线通信、数据库、智能算法等领域的技术的大力应用。

目前，已有众多国际学术期刊发表了大量水下无线传感网络的研究成果，一些国内外高校也开展了相关课程的教学和学术研究。

目前，水下无线传感网络已被广泛应用于海洋环境研究、海底资源勘探、海洋通信等领域。

例如，美国宾州大学利用水下无线传感网络建立了海水温度监测系统。

基于这一系统，科研人员可以及时监测到海水的温度变化，并根据这些数据预防海洋发生水温异常事件。

另外，还有利用水下无线传感网络实现的深海传感器节点控制技术、海洋生态系统监测技术等等。

二、水下无线传感网络通信技术的研究现状要完成水下无线传感网络中节点之间的通信，需要解决传输介质（水）的复杂性、水下信道的特殊性、信号被海水吸收等问题。

目前，水下无线传感网络的通信技术主要有电磁波、声波、光波三种，其中声波通信技术应用最为广泛。

目前，水下无线传感网络通信技术的研究主要集中在以下方面：1、水下无线传感网络通信理论的研究水下无线传感网络通信理论主要包括水下信道建模、干扰与衰落、接收信号检测等问题。

在研究水下无线通信的基础上，开发设计适用于水下无线传感网络通信的调制解调器、编码解码器、多址技术等技术。

2、水下无线传感网络通信标准的研究为了提升水下无线传感网络的互操作性、可扩展性，制定了水下无线传感网络通信标准。

无线传感器网络路由协议的设计与仿真

无线传感器网络路由协议的设计流程：
1、确定网络拓扑和节点部署：根据实际应用场景，确定传感器节点的部署位置和网络拓扑结构。
2、选择路由协议类型：根据应用需求和网络特点，选择适合的路由协议类型，如按需路由、表驱动路由、基于位置的路由等。
3、设计路由算法：根据所选路由协议类型，设计相应的路由算法，包括节点间的通信方式、路由发现和维护机制等。
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在仿真过程中，我们发现所设计的路由协议在能量消耗和延迟时间方面表现较好，但容错能力有待提高。为了优化协议性能，我们针对容错性进行了深入研究。
协议优化
针对仿真中发现的容错性问题，我们采取了以下优化措施：
1、引入多路径机制：通过设计多路径路由协议，使数据能够沿着多个路径传输，降低因单个节点或链路故障导致的数据传输中断风险。
4、实现协议模块：将设计的路由算法通过编程实现为网络协议模块，并集成到网络操作系统中。
协议仿真
为了评估无线传感器网络路由协议的性能，我们使用NS2仿真工具对其进行了仿真。以下是仿真步骤：
1、配置网络拓扑和参数：根据实际应用场景，我们在NS2中配置了相应的网络拓扑结构和节点部署位置，并设置了节点间通信的物理和链路层参数。
2、优化节点调度算法：改进节点调度算法，使节点能够更加合理地分配能量，避免出现能量消耗不均的情况，从而提高整个网络的能量利用效率。
3、加强错误恢复机制：在协议中加入错误恢复机制，当检测到数据传输错误时，能够及时采取措施进行纠正，提高数据传输的可靠性。
经过优化后，我们再次使用NS2对优化后的路由协议进行了仿真验证。通过对比优化前后的仿真结果，发现优化后的路由协议在容错性和能量消耗方面均得到了显著改善。这表明我们的优化方案是可行的，提高了无线传感器网络路由协议的性能。

水下传感器网络路由协议的研究

AbstractUnderwater sensor networks are a kind of special sensor networks. It consists of a variable number of sensors and vehicles that are deployed to perform collaborative monitoring tasks over a given area. Underwater sensor networks are envisioned to enable applications for oceanographic data collection, pollution monitoring, offshore exploration, disaster prevention, assisted navigation and tactical surveillance applications.Complexity of underwater acoustic channel such as high delay, delay variance, multi-path propagation and Doppler spread , makes it impossible to apply direct protocols for terrestrial wireless communication networks to underwater. How to integrate a simple and efficient underwater sensor networks is still a new studying field on the base of the underwater acoustic communication.In the thesis, routing protocols in network layer are studied. The principle of many current existing routing protocols are introduced. In accordance with the feature of underwater acoustic channel and the architecture of underwater sensor networks，the routing protocols based on location-preset information is more fit for underwater sensor networks. Then GPSR protocol is studied.In underwater sensor networks, not only the energy expenditure of the sole node but also the whole networks’energy bal ance is cared for in the routing protocols to extend the network’s lifetime. A new routing approach is proposed to get the optimal path thinking over the geographical energy aware and loading equilibrium in this thesis. In the end this thesis presents the comparison between this algorithm and the common GPSR through OPNET.According to our simulations, we find that the new algorithm can not only maintain former performance but also prolong the survival time of the network.Key words: underwater sensor networks topology routing protocolforwarding algorithm GPSR energy aware and loading equilibriumOPNET目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................... I I 1 绪论1.1 课题研究的背景 (1)1.2 水下传感器网络 (2)1.3 课题研究的意义 (5)1.4 课题的国内外研究现状 (6)1.5 论文的主要研究内容 (8)2 水下传感器网络体系结构2.1 水下传感器网络拓扑结构 (10)2.2 水下传感器节点结构 (14)2.3 水下传感器网络网络协议栈 (15)2.4 本章小结 (15)3 水下传感器网络路由协议的研究3.1 先应式路由协议 (16)3.2 按需路由协议 (19)3.3 利用地理位置信息的路由协议 (25)3.4 水下传感器网络基于位置信息路由协议的设计 (30)3.5 本章小结 (32)4 贪婪路由协议研究4.1 贪婪转发策略的研究 (33)4.2 GPSR路由协议 (38)4.3 本章小结 (45)5 基于位置路由协议的改进5.1 问题的提出 (46)5.2 Ad hoc网络的生存时间 (47)5.3 基于位置的能量感知及负载均衡路由算法 (47)5.4 仿真实验及结果分析 (52)5.5 本章小结 (60)6 结论6.1 全文总结 (61)6.2 进一步研究方向 (62)致谢 (63)参考文献 (64)附录1 攻读学位期间发表的论文目录 (67)1 绪论1.1 课题研究的背景近年来，随着世界各国海洋开发步伐的加快，对水下传感器网络、水下监视系统、水声预警网络的需求愈来愈迫切，水下通信网络技术成为了世界范围内的研究热点[1][2]。

一种适合水下无线传感器网络的能量有效路由协议

ｓｎｏｅｗｏｋ（ｅｓｒｎｔｒＵＷＡＳ，ｔｉａｅｒｐｓｓａｆｉｉｎｒｌｓｏｔｇｐｏｏｏａｅｎｆｒｒｌｓｅｈａｎＮ）ｈｓｐｐｒｐｏｏｅｎｅｆｃｅｔｗｉｅｅｓｒｕｉｒｔｃｌｓｄｏｏｗａｄｃｕｔｒｅｄａｄｎｂｆｒｒ－ａｅｙ（ＦｏｗａｄｇｔｗａＦＢＲ）ｔｍａｅｓｆｔｅｃｎｅｔｆｆｒｒ —ｌｓｅｈａ（．ＩｋｓｕｅｏｈｏｃｐｓｏｏｗａｄｃｕｔｒｅｄＦＣ）ａｄｆｒｒ－ａｅｙ（ｎｏｗａｄｇｔｗａＦＧ），ＳＯｔｅｒｕｅｆｏｔｅｓｕｃｏｅｔｉｋｃｎｂｏｍｅｙｔｅｓｌｃｉｎｏＣａｄＦＧｈｔｒｒｕｈｕｉｇｔｅｉｉａｈｏｔｒｍｈｏｒｅｎｄＯｓｎａｅｆｒｄｂｈｅｅｔｆＦｎｏｔａｅｂｏｇｔｉｄｒｈｎｔ — ａｎｎｉ
（ｐｔｎｆｌｃｒｎｃｎｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇＤｅａｍｅｔｅｔｉａｄＩｆｒｔｎｉｅｒ，ＨｕｚｏｇＵｎｖｒｉｆＳｉ＆Ｔｅｈ，ｕａ３０４ｏＥｏｓｏｎａｈｎｉｅｓｙｏｃｔ．ｃ．Ｗｈｎ４０７）
ｔｏｆｃｕｔｒｎ．ＦＦＲｓｅｐｃｅＯｂｌｎｅｅｅｇｏｓｍｐｉｎｉａａｔａｓｍｉｓｏｔｏｔｄｌｙａｄｓｅｄｎｆｉｎｏｌｓｅｉｇＢｉｘｅｔｄｔａａｃｎｒｙｃｎｕｔｏｎｄｔｒｎｉｓｉｎｗｉｕｅａｎｐｎｉｇｏｈｒｕｉｇｅｔｂｉｈｎ．ＥｘｅｉｎｓｓｏｔａｅｎｏａｅｔＲｒｔｃｌｏｔｎｓａｌｍｅｔｓｐｒｍｅｔｈｗｈｔｂｉｇｃｍｐｒｄｗｉＤＳｐｏｏｏ，ＦＦＲｃｅｅｅｔｒｐｒｏｍａｃｈＢａｈｉｖｓｂｔｅｅｆｒｎｅｏｏｎｃｉｉｎｃｎｅｔｔｖｙ，ｅｅｇｏｕｔｎ，ｔａｓｓｉｎｄｌｙｎｒｙｃｍｓｍｐｉｏｒｎｍｉｓｏｅａ．Ｔｈｒｆｒ，ｉｃｎｂｌａｐｉｄｉｈｎｅｔｒａｏｓｉｅｅｏｅｔａｅｗｅｌｐｌｎｔｅｕｄｒｗａｅｃｕｔｃｅ

一种能量高效的水下传感器网络路由协议

咱2暂 Raja Jurdak袁 Cristina Videira Lopes袁 Pierre Baldi. Bat鄄 tery Lifetime Estimation and Optimization for Underwa鄄 ter Sensor Networks咱EB/OL暂. /~lo鄄 pes/documents/sensor%20net%20ops%2004/UW%20pow鄄 er%20model.pdf袁 2004.
3 网络仿真
在 NS渊networks simulator冤2 上进行 BNEC 和 DSDV 协议的仿真比较遥网络拓扑为一个主节点和
万方数据
136
声学
40个传感器节点遥数据链路层采用 IEEE802.11 协议袁仿真系统采用的水声信号传输模型是我们根据文献咱7暂袁并结合水下声信道的传输特性得到的院
水声通讯网络协议遥通信作者院孙桂芝袁E鄄mail:gzsun2004@
等涉海领域具有广泛的应用前景遥它一般是由大量分布的水下传感器尧水下仪器等节点组成的多跳网袁每个节点具有一个或多个传感器尧嵌入式的处理器尧低功耗的声 MODEM尧以及供应能量的电池遥
路由协议的研究和效率是水下传感器网络的一个重要课题袁由于水下传感器网络的应用特点袁使得更换水下节点电池非常困难袁因此袁路由算法的能量有效性就成为研究人员关注的焦点之一遥文献咱1暂提出了一种基于最小跳数的路由协议袁该算法通过减少信息传输次数袁达到节省能量的目的遥本文针对水下传感器网络袁在文献咱2暂尧咱3暂和 DSDV 协议的基础上提出了一个均衡节点能量消耗的路由算法
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水下无线传感器网络的研究进展

研究成果
水下无线传感器网络的研究成果已广泛应用于水下环境监测、深海探测、军事领域等方面。
在水下环境监测方面，水下无线传感器网络可以实现对海洋环境参数的实时监测和数据传输，为海洋科学研究提供重要的数据支持。例如，美国伍兹霍尔海洋研究所部署了一套水下无线传感器网络，用于监测马尾藻海的环境参数，为研究全球气候变化提供了重要数据。
研究现状
水下无线传感器网络是一种特殊的无线传感器网络，其节点被部署在海洋环境中，通过无线通信方式形成一个自组织的网络系统。近年来，水下无线传感器网络的研究取得了一系列成果，包括优化能效、提高网络寿命、增强数据融合等方面。然而，仍存在一些问题，如节点部署困难、能量受限、信号传播距离短等，这些问题制约了水下无线传感器网络的发展和应用。
水下无线传感器网络的研究进展
01 引言
03 研究方法 05 结论
目录
02 研究现状 04 研究成果
引言
随着海洋探测和监测需求的不断增长，水下无线传感器网络（UWSN）已成为研究的热点领域。水下无线传感器网络能够在水下环境中实现对各种参数（如温度、压力、生物量等）的实时监测和数据传输，为海洋科学研究、水下考古、海底资源开发等领域提供了强有力的技术支持。本次演示将介绍水下无线传感器网络的研究现状、研究方法及成果，并探讨未来的研究方向和重点。
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研究方法
水下无线传感器网络的研究方法主要包括建模、仿真和实验。建模方法通过数学模型对网络性能进行预测和评估，仿真方法利用计算机模拟网络运行情况，实验方法则通过实际的水下环境试验来验证网络性能。这些方法各有优劣，适用范围也不尽相同。
建模方法可以用来研究网络的拓扑结构、路由协议和数据传输机制等方面的问题。通过建立数学模型，可以对网络性能进行定量分析和预测，从而为网络的优化设计和协议参数的选取提供理论支持。然而，建模方法通常需要一些假设条件，且在复杂的水下环境中进行精确建模比较困难。

基于NS2的水下传感器网络模拟仿真技术研究的开题报告

基于NS2的水下传感器网络模拟仿真技术研究的开题报告一、研究背景水下传感器网络（Underwater Sensor Networks，简称USN）是指由大量水下传感器节点组成的网络系统，用于实现水下物体的感知、数据处理、通信和控制等功能。

目前，USN已经在海洋科学研究、深海勘探、海洋环境监测、渔业资源管理以及水下安全监控等领域得到广泛应用。

USN的特殊环境和复杂的拓扑结构对网络的设计、性能评估和系统优化提出了挑战。

因此，对USN的模拟仿真技术进行研究显得尤为重要。

NS2是一款开源、广泛应用的网络仿真平台，可以方便地对各种网络协议和系统进行模拟和评估。

基于NS2的USN模拟仿真技术研究可以为USN的设计、优化和实现提供可靠的数据支持。

二、研究目的本课题旨在：1. 研究USN的特殊性质及其对网络仿真的影响；2. 基于NS2平台，开发适用于USN的仿真模型和仿真工具；3. 对USN的各项性能指标（如能量消耗、网络生命周期、传输延迟等）进行模拟仿真分析，提出性能优化方案。

三、研究内容和方法1. USN模拟仿真基础理论研究分析USN的特殊性质和网络拓扑结构，研究基于NS2平台进行USN 仿真的基本理论和方法。

2. USN仿真模型和仿真工具开发设计和开发基于NS2平台的USN仿真模型，包括节点部署、传输协议、路由协议等，开发适用于USN的仿真工具。

3. USN性能仿真实验利用开发的仿真模型和工具，测试USN的各项性能指标，如能耗、网络寿命、传输延迟等指标。

分析各种参数对网络性能的影响，提出性能优化方案。

四、研究意义本课题研究的是基于NS2的USN模拟仿真技术，对于研究USN的性能、优化和安全等方面有一定的参考价值。

具体意义如下：1. 为USN的设计和实现提供可靠的仿真数据支持；2. 为USN性能优化提供基础和参考；3. 为USN相关领域的科学研究和应用提供技术支撑。

五、进度安排阶段 | 工作内容----| ----第一阶段 | 研究USN的特殊性质及其对网络仿真的影响，研究基于NS2平台进行USN仿真的基本理论和方法第二阶段 | 设计和开发基于NS2平台的USN仿真模型，开发适用于USN的仿真工具第三阶段| 利用开发的仿真模型和工具，测试USN的各项性能指标，如能耗、网络寿命、传输延迟等指标第四阶段 | 分析各项仿真结果，提出性能优化方案第五阶段 | 撰写毕业论文六、预期成果1. 基于NS2平台的USN仿真模型和仿真工具；2. USN性能仿真实验的数据和分析结果；3. 学术论文或专利申请。

无线传感器网络路由协议及仿真

摘要集成了传感器、微机电系统和网络三大技术而形成的传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，通过这三种技术使传感器本身的传感手段更丰富、处理能力更强、体积更趋微型化，单个传感器节点微不足道，但大量的这种具有无线通信和数据处理能力传感器件具有广阔的应用前景。

主要表现在军事、环境、医疗、家庭等商业领域，特别在空间通过一定的协议构成自组织网络，可以有效的进行传感器数据的收集和传输，为用户提供丰富的多元信息，在军事、民用和工业生产等领域具有广阔的应用前景。

成为当前的研究热点之一。

本文介绍了无线传感器网络的路由协议种类、特点以及算法分析。

并结合无线传感器网络的一些关键技术，对无线传感器网络的物理层、网络层、传输层、数据链路层、应用层以及三个管理平台（能量管理平台、移动性管理平台和任务管理平台）进行了阐述。

根据路由发现策略的角度不同，将无线传感器网络路由协议分为主动路由和被动路由两种类型；根据网络管理的逻辑结构不同，将无线传感器网络路由协议分为平面路由协议和分层结构路有两类。

按照该网络的特点提出了具体的设计要求，对平面、层次、基于地理位置以及基于QoS的典型路由进行了简单的介绍，并针对各个路由的优缺点进行了综合比较。

最后使用了NS2网络模拟器分别对LEACH和LEACH—C进行了网络模拟，仿真表明LEACH—C协议在网络吞吐量、节点存活量和节点能量消耗等性能上要优于LEACH协议。

关键词：无线传感器网络，路由协议，NS2仿真，LEACHAbstractWith the rapid development of sensor technology, MEMS and network, low power wireless communications have enabled the development of relatively inexpensive and low-power wireless micro-sensors. Hundreds or thousands of these micro-sensors can for self-organized network-WSN(Wireless Sensor Network) which can play an important role in a variety of commercial and military applications, such as environmental monitoring, industry monitoring and security systems.This paper introduces the wireless sensor network routing protocol types, characteristics and the algorithm analysis. And combined with wireless sensor network of some key technologies, to the wireless sensor network of the physical layer, network layer, the transport layer, data link layer, the application layer and three management plane (energy management plane, mobility management level and task management plane) is discussed in this paper. According to the different gatekeepers, wireless sensor network routing protocols are divided into active routing protocols and passive routing protocol, According to the logic structure of network management, wireless sensor network routing protocols are divided into flat routing protocols and hierarchical routing protocols. We put forward to the design requirements according to the feature of the network. It introduces the protocols simply, which are flat routing protocols, the hierarchical routing protocols, the routing protocols based on the position routing protocols. It compares the advantage and disadvantage of the protocols. Finally this paper uses network simulation NS2 to simulation the network performance of LEACH and LEACH-C respectively, Simulation shows that the new comparing the new protocol has better performance then the basic one. The network throughput, the amount of packets needed to send and the average residual energy are all improved.KEY WORDS: Wireless Sensor Network，routing protocols，NS2 simulation，LEACH目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1. 前言 (5)1.1 研究背景 (5)1.2 无线传感器网络 (5)1.2.1 无线传感器网络协议栈 (8)1.2.2应用范围 (10)1.3 无线传感器网络研究进展 (12)1.3.1基础层的研究进展 (12)1.3.2 网络技术的研究进展 (12)2. 无线传感器网络的网络层路由协议概述 (13)2.1 与传统网络的路由技术比较 (13)2.2 与Ad-hoc路由技术比较 (14)2.3 无线传感器网络路由协议设计要点 (15)3. 无线传感器网络的路由协议分析 (18)3.1 无线传感器网络路由协议的分类 (18)3.2 现有的无线传感器网络路由协议 (20)3.2.1 洪泛式路由协议 (20)3.2.2 层次式路由协议 (21)3.2.3 以数据为中心的路由协议 (23)3.2.4 基于位置信息的路由协议 (28)3.2.5 基于QoS的路由协议 (31)4. 仿真实验 (33)4.1 NS2介绍 (33)4.1.1 NS2概述 (33)4.1.2 NS2的体系结构 (34)4.1.3 NS2的仿真元素 (34)4.1.4 NS2的功能模块 (34)4.1.5 NS2的类层次结构 (35)4.1.6 NS2的仿真原理 (35)4.1.7 NS2的安装 (36)4.2 LEACH协议的仿真与分析 (37)4.2.1 LEACH协议的安装 (37)4.2.2 AWK介绍 (40)4.2.3 Gnuplot绘图工具介绍 (42)4.2.4 仿真结果分析 (43)总结与展望 (49)致谢 (51)参考文献 (52)附录 (53)1. 前言1.1 研究背景传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。

无线传感器网络路由协议的仿真研究的开题报告

无线传感器网络路由协议的仿真研究的开题报告一、选题背景近年来，无线传感器网络 (Wireless Sensor Network, WSN) 技术逐渐得到广泛的应用。

无线传感器网络由众多无线传感器节点组成，节点间通过无线通信进行数据传输和协调。

在无线传感器网络中，数据传输以小数据量、低速率、低功耗和低成本为主，因此，传统的网络协议难以适应此类场景。

所以，针对无线传感器网络设计适宜的路由协议是至关重要的。

典型的无线传感器网络中，节点数量较多，节点的能量资源有限。

同时，无线传感器节点所处的环境也比较复杂，涉及到信号衰减、干扰等问题。

因此，无线传感器网络路由协议设计需要兼顾能量消耗、数据传输成功率、网络拓扑稳定性等因素。

二、研究目的和内容本研究的目的是对无线传感器网络常用的路由协议进行仿真研究，分析各种协议在不同场景下的性能表现。

具体研究内容包括：1. 研究无线传感器网络中常用的路由协议，包括基于距离向量的协议 (Distance Vector-based Protocol)、基于链路状态的协议 (Link State-based Protocol)、基于均衡的协议 (Equalization-based Protocol) 等。

2. 对于上述协议进行仿真研究，分析不同网络场景下的性能表现，包括节点能耗、网络吞吐量、时延、丢包率等。

3. 针对仿真结果，对于各种路由协议作出评价，并提出相应的改进方法，以期提高网络性能和能源利用率。

三、研究方法本研究采用仿真方法进行研究。

具体操作流程如下：1. 确定选用的路由协议，并根据协议的具体要求编写仿真代码。

2. 构建仿真环境，包括生成部分随机网络拓扑和仿真数据流。

3. 运行仿真程序，模拟无线传感器网络中节点的行为，记录仿真结果。

4. 对仿真结果进行数据分析、处理，并进行可视化表示。

5. 利用经验分析和统计分析来评估和比较仿真结果。

四、研究意义无线传感器网络是目前一个热门的领域，研究无线传感器网络的路由协议对于提高网络性能至关重要。

无线传感器网络中能量感知路由协议研究

无线传感器网络中能量感知路由协议研究无线传感器网络是由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的自组织、多跳的网络系统。

传感器节点具有感知环境的能力，并能将采集到的数据通过网络传输到基站或其他目标节点。

然而，传感器节点的能量是有限的，且无法充电，因此能量管理成为无线传感器网络中的重要研究内容之一。

能量感知路由协议在无线传感器网络中起到了关键作用，通过优化路由路径以降低网络能量消耗，从而延长整个网络的生命周期。

能量感知路由协议的研究旨在解决传感器网络中能量消耗不均衡的问题，提高网络的能量利用率。

其主要目标是通过合理选择传感器节点之间的路由路径，使得网络中各个节点的能量消耗相对均衡，延长网络的寿命。

以下将介绍几种常见的能量感知路由协议。

1. 能量感知最小路径算法（EEMRP）：该算法考虑到节点能量消耗不平衡的问题，根据每个节点消耗的能量大小，选择能量最低的路径作为传感器节点间的通信路径。

通过动态更新每个节点的剩余能量信息，能够有效降低网络的能量消耗。

然而，该算法没有考虑节点之间的传输距离和链路质量等因素，可能导致部分节点能量消耗过快。

2. 能量感知最大剩余能量路径算法（E-resent）：该算法基于节点的剩余能量来选择通信路径，选择节点剩余能量最高的路径进行数据传输。

通过权衡路径的剩余能量和路径长度，能够有效降低网络的能量消耗。

但该算法没有考虑节点之间的链路质量，因此可能选择了高能量剩余路径，但链路质量较差，导致数据传输失败。

3. 能量感知双约束最小剩余能量路径算法（ERLC）：该算法综合考虑节点能量和链路质量，通过设定能量和链路质量的约束条件，选择能够同时满足两个条件的路径进行数据传输。

该算法能够实现能量消耗的均衡，并保证传输的稳定性。

但是，该算法需要计算节点之间的信号强度来评估链路质量，增加了计算复杂度。

4. 能量感知拓扑调整和重构路由协议（ETRR）：该协议通过根据节点的剩余能量水平来调整和重构网络拓扑结构，使得能量消耗在整个网络中更加均衡。

水下无线传感器网络信道研究

ＡｂｔａｔＵｄｒａｅｉｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋｓａｈｇｎｉｎｎｏｓ，ｌｒｅｔａｓｓｉｎｄｙｉｈｂｔｅｒｒｒｔ，ｍｕｔｓｒｃ：ｎｅｗｔｒｗｒｌｓｅｓｒｎｔｒｓｉｊｈｅｖｒｍｅｔｉｅａｇｎｍｉｓｏｄａ，ｈｇｉｒｏａｅｏｎｒｌ・ｉｐｔｒｐｇｔｎａｈｐｏａａｉ，Ｄｐｌｒｅｅｔｉ — ｅｕｎｙｓａｅｓｏｈｓｉｃａｎ１Ｔｅｃｍｐｅｉｎａａｉｔｆａｎｅｗａｅ．ｏｏｐｅｆｃ，ｔｍｅｆｑｅｃ —ｐｃｔｃａｔｈｎｅ．ｈｏｌｘｔａｄｖｒｂｌｙｏｎｕｄｒｔｒａｒｃｙｉｉ
０引言
水下无线传感器网络有广泛的应用前景，：如海洋资源探测与开发，环境的污染监控，水自然灾害预
也受限，因此研究水下无线传感器网络信道仿真模型
具有重大实际意义。Ｈｒｓ和Ｚｍ提出使用Ｎ２仿ａｒｉｏｉＳ真软件对水下无线声信道进行建模Ｊ主要包括物，
２１年第１０１Ｏ期文章编号：０６２７（０１１－１００１０－４５２１）００２－３
计算机与现代化ＪＵＮＩＹＩＮＡＨＡＩＡＪＵＸＡＤＩＵＳ
总第１４期９
水下无线传感器网络信道研究
因此在设计水下无线传感器网络信道时需要综合考虑多径时延多普勒频移等多种因素的影响图5多普勒频移因子与时间的关系图4结束语水下无线传感器网络是传感器网络研究的一个新领域开发和设计实际的水下无线传感器网络成本高部署困难绝大多数研究还处于实验仿真阶段因此本文研究了水下声信道的射线声学模型噪声多径干扰多酱勒效应等不同因素对水下声信道性能的影响针对传输衰减误比特率时延多普勒效应等多种因素给出了水下无线传感器网络的matlab仿真结果以及性能评价

无线传感器网络中的路由协议研究

无线传感器网络中的路由协议研究近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）正在被广泛应用于工业自动化、环境监测、智能交通等领域，成为新一代信息化技术的重要组成部分。

在WSN中，路由协议是数据传输的关键。

因此，无线传感器网络中的路由协议研究备受关注。

一、路由协议的定义和分类路由协议是指在一定的路由算法和路由协议信令的基础上，为数据在网络中寻找目的地址并传输的一种协议。

根据其设计的目的和方法不同，路由协议可分为集中式和分布式两种。

集中式路由协议将网络中的路由计算统一由中央节点完成，然后将路由表分发给其他节点。

分布式路由协议则是将路由计算过程分散到每个节点，并通过节点间的通信实现路由信息的交换。

在WSN中，采用分布式路由协议的情况比较普遍。

根据具体的路由算法不同，路由协议又可分为无层次、平面层次和分层三种。

无层次路由协议没有明显的层次结构，每个节点都可以进行路由计算和信息交换。

平面层次路由协议将网络分为若干平面，每个平面内的节点路由计算方式相同，不同平面间的节点需要交换路由信息。

分层路由协议则将网络划分为若干层次，每个节点只在本层次内进行路由计算，通过层间协作实现信息传输。

二、套路协议的性能指标路由协议的优劣可以通过一系列性能指标来评价。

主要包括：1. 能耗：WSN中的节点往往是由一小块电池供电，因此能耗是路由协议性能评价的重要指标之一。

2. 延迟：WSN中经常要求实时性很高，因此数据的运输时间成为了路由协议性能的重要方面。

3. 数据传输可靠性：WSN中节点的故障率较高，同时因为环境受到各种干扰，数据包丢失或重传的情况较为常见。

因此，保证数据传输可靠性是路由协议的重要目标。

4. 网络拓扑结构：路由协议的设计包括网络拓扑结构的策略，如何将路由表分发到各个节点，拓扑结构的影响因素有节点通信距离、信道带宽等。

三、常见的路由协议1.LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）：LEACH是WSN中应用性最广泛的集群协议，它采用分层结构以及分簇的方式降低整个网络的能耗，并利用定期轮换簇的方法来防止单个节点过早的能量耗尽。

水下无线传感网络路由协议性能研究

水下无线传感网络路由协议性能研究随着科技的不断进步和人类的探索欲望不断增强，海洋资源开发、水下环境监测、深海探索等领域日益重要，而水下无线传感网络（Underwater Wireless Sensor Network，UWSN）作为一种新兴的网络技术，受到了广泛关注。

为了让水下无线传感网络发挥更好的效果，我们需要研究水下无线传感网络路由协议的性能。

一、水下无线传感网络的特点与陆地上的传感网络相比，水下无线传感网络面临的困难要更多。

由于海底环境的不确定性和动态性，水下无线传感网络的通信信道质量非常不稳定，信号传输也会受到海水吸收和散射的影响。

同时，水下传感节点的部署受到区域限制，节点易受到损失，因此水下无线传感网络的可靠性和安全性也是需要关注的问题。

二、水下无线传感网络路由协议的性能评估标准对于评估水下无线传感网络路由协议的性能，我们需要考虑以下几个指标：1. 路由协议的能耗：水下传感节点电力供应有限，节点的能耗对于网络的寿命起到至关重要的作用。

2. 数据传输的延迟：在水下环境中，信号的传播速度较慢，如何让节点将数据尽快传输出去，是网络的重要性能指标之一。

3. 数据传输的可靠性：根据海洋环境的复杂性，以及节点状态的不可靠性，路由协议的可靠性对于网络的持续稳定运行十分关键。

三、水下无线传感网络路由协议的研究现状在目前的研究中，已经有许多针对于水下无线传感网络路由协议的研究。

常用的路由协议有传统的网络层路由协议和基于数据流（Data Flow）的路由协议。

同时，根据节点类型的不同，路由协议也可以分为平面网络、三维网络和思克莱系统（Sclae）网络三种。

四、结论水下无线传感网络路由协议的性能评估需要从能耗、数据传输的延迟、数据传输的可靠性三个维度来进行评估。

目前的研究中已经提出了多种路由协议。

这些协议在路由机制、通信框架、数据传输方式等方面有所不同，可根据应用需要进行选择。

但需要注意的是，在实际应用中，还需要充分考虑环境和节点状态等多方面因素对性能的影响，进行全方位的优化。

水下传感器网络中的分组通信协议研究

水下传感器网络中的分组通信协议研究水下传感器网络是一种特殊的无线传感器网络，它在水下环境中部署了大量的水下传感器节点，用于实时监测水下环境中的各种物理参数，如温度、压力、溶解氧浓度等。

水下传感器网络的分组通信协议是保证数据的可靠传输和有效利用网络资源的关键技术之一。

本文将围绕水下传感器网络中的分组通信协议展开讨论，探讨其研究现状、关键问题和未来发展方向。

水下传感器网络中的分组通信协议首先面临的挑战是水下环境的复杂性。

与陆地和空中环境相比，水下环境具有高噪声、大延迟、低带宽和高丢包率等特点，这对传感器网络的设计提出了更高的要求。

因此，研究者们需要通过优化分组通信协议的设计，解决水下传感器网络中的传输问题。

对于水下传感器节点之间的通信，研究者们提出了许多分组通信协议。

其中，基于路由的协议被广泛应用于水下传感器网络中。

路由协议的设计旨在建立适应水下环境的稳定、可靠的路径，以实现传感器节点之间的通信。

例如，传统的距离向量路由协议和链路状态路由协议在水下环境中并不适用，因为它们没有考虑到水下传感器网络中的特殊传输特性。

因此，研究者们提出了许多新的路由协议，如基于声学信道的路由协议和基于光学信道的路由协议，以更好地适应水下传感器网络中的通信需求。

另一个关键问题是水下传感器网络中的能量管理。

由于水下传感器节点通常由电池供电，能量是一个非常宝贵的资源。

因此，有效地管理传感器节点的能量，延长网络的生命周期，是一个重要的研究方向。

在分组通信协议的设计中，研究者们需要考虑到节点能量消耗的问题，通过优化数据传输的方式，减少能量消耗，提高网络的稳定性和可靠性。

例如，可以根据传感器节点的能量情况，动态调整数据传输的参数，如传输速率和传输功率，以平衡能量的消耗和网络性能的需求。

此外，水下传感器网络中的安全性也是一个重要的问题。

由于水下环境的特殊性，传感器节点容易面临各种安全威胁，如攻击、欺骗和窃听等。

因此，保护传感器节点的数据安全和网络的机密性是分组通信协议设计中必须考虑的因素之一。

水下传感器网络中基于距离的能量均衡动态地理路由协议研究

目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................................. I I 第1章绪论.. (1)1.1水下传感器网络研究背景介绍 (2)1.2水下传感器网络的研究现状 (3)1.3水下传感器网络应用前景 (3)1.4论文结构 (4)第2章水下传感器网络的特点 (5)2.1水声信道的特点 (5)2.1.1传输延迟 (5)2.1.2能量消耗 (6)2.1.3数据传输率 (6)2.2环境噪声 (6)2.3网络拓扑结构的动态变化 (7)2.4本章总结 (8)第3章水下传感器网络的地理路由协议介绍 (9)3.1虚拟管道路由协议 (9)3.2聚束路由协议 (11)3.3定向洪泛路由协议 (12)3.4本章总结 (14)第4章基于距离的能量均衡动态地理路由协议 (15)4.1DEAR路由协议设计 (15)4.1.1基于距离划分转发区域 (15)4.1.2动态自适应性 (16)4.1.3能量均衡 (19)4.1.4DEAR协议的改进分析 (20)4.2DEAR路由协议具体实现 (20)4.2.1建立和维护邻居节点表 (20)4.2.2根据邻居节点表选择转发区域 (22)4.2.3计算转发因子 (25)4.2.4DEAR协议执行过程 (27)4.3DEAR路由协议能耗分析 (29)4.4本章总结 (29)第5章DEAR路由协议的网络仿真及性能分析 (30)5.1仿真平台及环境配置说明 (30)5.2需要对比的性能参数 (30)5.3仿真实验及结果分析 (31)5.3.1节点分布密度变化对性能的影响 (31)5.3.2节点移动速度变化对性能的影响 (36)5.4本章总结 (39)第6章总结与展望 (41)6.1论文工作总结 (41)6.2未来工作展望 (42)参考文献 (43)发表论文和参加科研情况说明 (46)致谢 (47)第1章绪论海洋的面积大概有14亿平方公里，覆盖地球表面的70%，而且世界上有一半人口是生活在离海岸线100公里以内的地方，所以海洋对我们来说是至关重要的，但我们对海洋却知之甚少。

无线传感器网络各类路由协议仿真

实验报告课程无线传感网络各类路由协议仿真1.实验目的网络数据传输离不开路由协议，路由协议是其组网的基础，路由协议是无线传感器网络研究的重点之一，其主要的设计目标是降低节点能量消耗，延长网络的生命周期。

本次实验将仿真各类无线传感器网络路由协议。

2.实验要求争取考虑全面，考虑到各因素对各类协议的影响，以提高无线传感网络的性能。

3.设计思想(1)Flooding泛洪是一种传统的路由技术，不要求维护网络的拓扑结构，并进行路由计算，接收到消息的节点以广播形式转发分组。

对于自组织的传感器网络，泛洪路由是一种较直接的实现方法，但消息的“内爆”(implosion)和“重叠”(overlap)是其固有的缺陷。

为了克服这些缺陷，S.hedetniemi等人提出了Gossiping策略，节点随机选取一个相邻节点转发它接收到的分组，而不是采用广播形式。

这种方法避免了消息的“内爆”现象，但有可能增加端到端的传输延时。

Flooding路由协议中的内爆和重叠问题(2)SPIN (sensor protocol for information via negotiation)SPIN是以数据为中心的自适应路由协议，通过协商机制来解决泛洪算法中的“内爆”和“重叠”问题。

传感器节点仅广播采集数据的描述信息，当有相应的请求时，才有目的地发送数据信息。

SPIN 协议中有3种类型的消息，即ADV，REQ和DATA。

ADV—用于新数据广播。

当一个节点有数据可共享时，它以广播方式向外发送DATA数据包中的元数据。

REQ—用于请求发送数据。

当一个节点希望接收DATA数据包时，发送REQ数据包。

DATA—包含附上元数据头(meta一header)的实际数据包。

SPIN协议有4种不同的形式:• SPIN-PP：采用点到点的通信模式，并假定两节点间的通信不受其他节点的干扰，分组不会丢失，功率没有任何限制。

要发送数据的节点通过ADV向它的相邻节点广播消息，感兴趣的节点通过REQ 发送请求，数据源向请求者发送数据。

海上多跳无线自组网路由协议仿真研究

海上多跳无线自组网路由协议仿真研究海上多跳无线自组网路由协议是一种利用无线传感技术构建的自组织网络，可以在海上和水下环境中进行通信和数据传输。

本文将介绍海上多跳无线自组网路由协议的仿真研究。

海上多跳无线自组网路由协议主要作用是提供数据传输的路径，将源节点的数据通过一个或多个中间节点传输到目标节点。

这种网络结构通常由多个无线传感节点（WSN）组成，每个节点都可以在相邻节点之间发送信息，从而构建起网络结构。

在此过程中，路由协议起到关键作用。

为了模拟海上多跳无线自组网路由协议的实际效果，可以采用仿真软件进行实验。

常用的仿真软件有Omnet++，NS2和NS3等。

在进行仿真之前，需要确定路由协议的选择，可以选择常见的路由协议，如AODV、OLSR、DSDV等。

然后，根据网络拓扑和节点连接性建立网络模型，设置节点属性、协议参数和仿真场景参数。

在进行仿真实验时，首先要确定节点的移动方式和速度，并确定仿真时间。

然后，在不同的仿真场景下观察网络拓扑结构变化以及网络性能指标的变化，如网络稳定性、传输速率、能耗等。

可以通过分析网络拓扑和数据包传输路径，了解路由协议的优点和局限性。

总之，海上多跳无线自组网路由协议的仿真研究是深入了解该协议的性能和应用的重要途径。

在进行仿真实验时，需要仔细设计和设置实验场景，以保证结果的可靠性和准确性。

通过仿真实验的分析，可以为海上多跳无线自组网的应用提供理论支持和技术指导。

在海上多跳无线自组网路由协议的仿真研究中，通常需要对网络性能数据进行收集和分析。

以下是一些常见的数据指标和对其的分析：1.网络拓扑结构：包括网络中节点的个数、连接方式、节点密度、网络半径等。

对于海上多跳无线自组网，节点可能会存在移动，这就需要对网络拓扑进行实时监控和更新，以保证网络的可靠性和稳定性。

2.传输速率：如网络吞吐量、延迟、带宽等。

传输速率一般与路由协议和节点的布局有关，如果节点之间的距离较远且连接不稳定，传输速率会受到影响。

水下无线传感器网络的研究和设计的开题报告

水下无线传感器网络的研究和设计的开题报告
一、研究背景
随着人类对海洋资源的依赖性越来越强，水下无线传感器网络逐渐成为海洋环境监测、海洋气象预报、海洋资源勘探等领域的重要技术手段。

水下无线传感器网络技术是一种新兴的技术，主要通过水下无线传感器节点对海洋环境参数进行采集，并通过无线信号连接到地面站进行数据传输和处理。

因为海洋环境的特殊性质，水下无线传感器网络技术面临着诸多挑战，如水下通信信号弱、传输距离短、节点能量有限等问题。

二、研究目的
本文旨在研究和探讨水下无线传感器网络的设计和优化方法，解决其存在的问题和挑战，提高水下无线传感器网络的可靠性、稳定性和性能。

三、研究内容
1.水下无线传感器节点的设计和制造
2.水下信道建模与传输性能分析
3.水下无线传感器网络拓扑结构设计
4.节点分组和路由协议的设计
5.传输协议和数据传输优化技术
四、研究方法
1.文献调研法：对水下无线传感器网络技术的发展现状、存在的问题进行调研和分析，总结国内外研究成果和经验，为本文的研究提供依据和参考。

2.模拟仿真法：用Matlab、NS-2等模拟工具模拟水下传感器节点的数据采集和传输过程，分析数据传输性能并寻找问题。

3.实验验证法：根据仿真结果对设计方案进行改进和优化，并进行实验验证，测试水下无线传感器网络的实际性能和可以承受的负载。

五、研究意义
本文的研究成果可促进水下无线传感器网络技术的发展与应用，进一步提高水下环境的监管水平和保护水下生态环境，为海洋保护和资源开发提供技术支持。

无线传感器网络安全路由协议研究与仿真的开题报告

无线传感器网络安全路由协议研究与仿真的开题报告一、选题的背景与意义随着无线传感器技术的不断发展，无线传感器网络（WSN）在军事、医疗、环境监测等领域已得到了广泛的应用。

同时，WSN也面临着一系列的安全问题，因此，安全成为WSN必不可少的一部分。

在WSN中，路由协议是数据传输的重要部分，因此，研究WSN安全路由协议有着重要的意义。

本选题希望通过对WSN安全路由协议进行研究和仿真，探究如何保障WSN的传输安全，提高WSN的稳定性、可靠性和安全性。

二、选题的研究内容和目标研究内容：1.分析WSN现有的安全路由协议及其优缺点；2.研究现有的攻击方法，并分析对WSN的影响；3.提出针对WSN的安全路由协议；4.使用仿真平台对分析的安全路由协议进行验证。

研究目标：1.探究提高WSN传输安全的方法，并设计出相应的安全路由协议；2.通过仿真平台验证安全路由协议的有效性；3.提高WSN的稳定性、可靠性和安全性。

三、研究方法和计划研究方法：本选题将采用文献分析、实验仿真等方法，具体如下：1.通过查阅大量文献资料，了解WSN安全路由协议的研究现状和发展趋势；2.分析WSN中常见的攻击方法，探究攻击手段并收集相关数据；3.对WSN中现有的安全路由协议进行对比分析，并提出改进的措施；4.设计针对WSN的安全路由协议，并进行仿真实验验证。

研究计划：第一年：1.查阅大量文献资料，了解WSN的传输安全现状和安全路由协议发展状况；2.分析WSN中的攻击方法——网络嗅探、数据篡改和拒绝服务攻击等，并收集相关数据；3.研究WSN中现有的安全路由协议，分析其优缺点并提出改进措施；第二年：1.设计新的WSN安全路由协议；2.基于NS3仿真平台，进行系统仿真，并评估新的安全路由协议的性能；3.对比新协议与现有协议的性能，验证新协议的有效性；第三年：1.对于新协议出现的问题进行改进和实验；2.对新协议的实际应用进行研究和实验。

四、选题的现状与贡献目前，WSN的安全路由协议在学术界和工业界都受到了广泛的关注。