（合同范本）无线传感器网络各类路由协议仿真

精选合同果实检查报纸警告课程无线传感器网络的各种路由协议仿真1 .实验目的网络数据的传输离不开路由协议。 路由协议是其网络的基础，路由协议是无线传感器网络的研究重点之一，其主要设计目标是降低节点的能耗，延长网络的生命周期。 此次实验模拟了各种无线传感器网络路由协议。2 .实验要求从全面考虑，考虑到每个元件对各种协议的影响，提高无线传感器网络的性能。3 .设计思想(1) Flooding洪洪是传统的路由技术，不需要保持网络拓扑，进行路由计算，接收消息的节点以广播形式传送数据包。 在自组织的传感器网络中，洪水路径是相对直接的实现方式，但消息的“内爆”(implosion )和“重叠”(overlap )是固有的缺陷。 为了克服这些缺陷，S.hedetniemi等提出Gossiping策略，节点转发接收到的数据包，其中，相邻节点随机选择邻接节点而不是广播形式。 该方法避免了消息的“内爆”现象，但是可能增加端到端传输延迟。Flooding路由协议中的内爆与重叠问题(2) spin (sernserploctionforinformationvinegotiation )SPIN是一种以数据为中心的自适应路由协议，通过协商机制解决洪水算法中的“内爆”和“重叠”问题。 传感器节点仅广播收集到的数据的描述信息，并且仅在有对应的请求时目的地发送数据信息。 SPIN协议有ADV、REQ和DATA种信息。adv :用于新的数据广播。 如果节点可以共享数据，则通过广播发送数据包中的元数据。req :用于请求发送数据。 如果所述节点希望接收到DATA分组，则所述节点发送REQ分组。DATA包含附加了元数据标题的实际包。SPIN协议包括四种不同的格式： SPIN-PP :采用点对点通信模式，假定两节点之间的通信不受其他节点干扰，数据包不会丢失，功率不受限制。 节点通过ADV向它的相邻节点广播消息，所述感兴趣的节点通过REQ发送它的请求，并且数据源向该请求者发送数据。 接收数据的节点将ADV消息广播到相邻节点，并重复该过程，以便所有节点都可以接收数据。spin-EC :基于spin-PP考虑节点功耗，能够顺利完成所有任务，并且只有能量在设定阈值以上的节点才能参与数据交换。 SPIN-BC :设计了广播信道，使有效半径内的所有节点能够同时进行数据交换。 为了防止重复的REQ请求的发生，节点在收到ADV消息后设置随机定时器以便控制REQ请求的发送，而其它节点在收到该消息后主动放弃请求权利。spin-rl :将spin-BC做得很完美，主要考虑如何恢复导入无线链路的数据包错误和损失。 记录ADV消息的相关状态，当无法在特定的时间间隔接收到请求数据时发送重发请求，对重发请求的次数有限制。 图3.2显示了SPIN协议的路由建立和数据传输。SPIN协议的路由建立与数据传输基于数据描述的协商机制和能量自适应机制SP创建协议可以很好地解决传统Flooding协议引起的信息爆炸、信息重复和资源浪费等问题。 另外，协议中的每个节点仅知道该跳中的相邻节点的信息，以使得拓扑的改变呈现本地化特征。 SP州协议的缺点是数据广告的机制不能确保数据的可靠递送，并且如果对数据感兴趣的节点远离源节点，或者源和目的地节点之间的节点不对数据感兴趣，则该数据不能递送到目的地。 因此，对于需要以入侵发现等定期间隔可靠地传递数据的应用系统来说，SP州并不多良好的选择。(3) sar (sequentialassignmentrouting )在选择路径时，有序分配路由(SAR )策略充分考虑功耗、QoS和分组优先级等特殊要求，采用本地路径恢复和多路径备份策略，以避免节点或链路失败时路由重新计算所需的过剩计算开销。 为了在各个节点和接收节点之间生成多条路径，需要维护多个树结构，每个树根据落在接收节点有效传输半径内的节点向外扩展，分支的选择需要满足一定的QOS要求以及一定的能量储存。 该处理使得多个传感器节点可能同时属于多个树，且可以选择所述多个传感器节点之一以将收集数据返回到接收节点。(4) leach (lowenergyadaptiveclusteringhierarchy )LEACH是MIT的Chandrakasan等人为无线传感器网络而设计的低功耗自适应聚类路由算法。 与一般的平面多跳路由协议和静态聚类算法相比，LEACH可以将网络生命周期延长15%，主要是通过随机选择聚类读取器并平均分担中继通信业务来实现的。 LEACH定义了“循环”概念，一个循环由初始化和稳定两个阶段组成。 为了避免额外的处理开销，稳态通常持续相对长的时间。 如图3.4所示初始化阶段稳定工作阶段时间LEACH协议的时序图在初始化阶段，集群领导是由以下机制产生的。 传感器节点生成介于0和1之间的随机数，并且如果该随机数大于阈值t，则选择该节点作为集群读取器. t的计算方法是：(3.1 )这里，p是节点成为集群领导的比例，r是当前回合数。一旦选择集群标头，集群标头的节点就主动地将本身充当集群标头的消息(ADV_CH )广播到网络上的节点。 接收该消息的节点根据所接收信号的强度来选择一集群来加入并将该消息通知给相应集群报头(JOIN_REQ )。 在基于时分多址(TDMA )的方案中，集群报头节点为其每个成员分配通信时隙，并且以广播的形式通知所有集群内节点(ADVSCH )。 这确保了集群内的每个节点在指定的传输时隙内传输数据，并在其它时间进入休眠状态，从而减少能耗。 在稳定的工作阶段，节点继续收集监控数据，并且在其传输时隙到来时将监控数据传送到集群的起始节点(DATA )。 在集群头节点处理接收的数据之后，将其发送到接收节点是用于减少通信量的合理操作模式。 过了一段时间后，整个网络进入下一个周期，重新选择群集的第一个节点。LEACH协议采用了动态转换集群报头的方法来平均网络节点的能耗，并且将常见的多跳路由协议与静态集群算法相比较，以便使能耗被耗尽并且过期的节点处于随机分布状态然而，LEACH协议在集群的起始节点被固定之后对集群进行划分时具有较大开销。 此外，未优化集群头节点的选择，并且集群头节点可能在网络边缘或若干集群头节点上相邻，且一些节点必须在一定距离上传播且与集群头通信，因此导致大量能量消耗。 另外，LEACH协议通过所有的集群头节点直接与Sink节点通信，并采用连续数据发送模式和单跳路径选择模式，各循环中集群头节点的消耗功率变大，因此不适合应用于大规模的传感器网络。(5) teen (thresholdsensitiveenergyefficientetsensornetworkprotocol )根据应用模式，无线自组织网络(包括传感器网络和自组织网络)可以简单地划分为两种类型：有源和反应。 有源传感器网络持续监测周围物质现象，并以恒定速率发送监测数据的响应传感器网络仅在所观测变量发生突变时才传输数据。 相比之下，响应型传感器网络更适合敏感时间的应用。 TEEN和LEACH的实现机制非常相似，但前者是响应型的，后者是有源型传感器网络。 TEEN定义了硬、软两个阈值，以判断是否需要发送监视数据。 如果监视数据超过第一个设置的硬件阈值，则该节点使用它作为新的硬件阈值并将其传输至下一时隙。 在下一个过程中，如果监视数据的变化幅度大于软阈值所定义的范围，则节点发送最新的收集到的数据并将其设置为新的硬阈值。 通过调节软阈值的大小，可以在监视精度和系统的能量消耗量之间取得平衡。 图3.6表示TEEN协议中由集群构成的层次结构。SinkHigh level cluster headClustering正常传感器节点低级群集头部(Low level cluster head )由TEEN协议群集组成的层次结构TENE适合于入侵警报、爆炸警报等要求实时性的应用程序，用户可以立即获得感兴趣的信息。 另外，用户通过设定不同的软阈值，能够容易地平衡监视的正确性和系统的节能性这两个指标。 但是，这个方案有一些缺点。 举例来说，如果节点未达到阈值，则节点决不与集群的开始节点通信。 由于用户没有区分不能从网络获得任何数据的足够大的变化感知节点和停止节点的机制，因此TEEN协议不适用。(6) pega GIS (功率增强型信息处理系统)PEGASIS是从LEACH发展而来的。 这假定构成网络的传感器节点在同一结构中是静止的。 节点发送能量下降的测试信号，并且通过检测到的响应来标识出最接近它的相邻节点。 在收集数据之前，首先利用贪婪算法将网络上的所有节点连接在一起。 以这种方式，网络上的所有节点能知道彼此的位置关系，并且每个节点根据其位置来选择所属集群，集群的读取器向链两端发出数据收集请求，数据从单链两端流到读取器。 中间节点在传递数据之前执行融合操作，最终领导节点将结果数据转发给接收节点。 因为PEGASIS的每个节点都有必要以最低功率传输数据包，完成所需的数据整合并减少流量。 因此，整个网络的功耗很小。 研究结果表明，PEGASIS支持的传感器网络的生命周期大约是LEACH的两倍。4 .实验器材和工具MATLAB5 .程序源代码function x=animation_datasmall=5； 中值=20； large=50；% event _ nameanimatedcolor/ on/off/toggle size请参见anim_def=1。 2 是.Init_Application，0，0 0 0 ，small， .Packet_Sent，1，0 1 0 ，small， .Packet_Received，1，0 1 0 ，small， .Collided_Packet_Received，0，1 0 0 ，small， .Clock_Tick，0，0 0 0 ，small， .Channel_Request，0，0 0 0 ，small， .Channel_Idle_Check，1，1 0 0 、small、 .Packet_Receive_Start，0，0 1 0 ，small， .Packet_Receive_End，0，0 0 0 ，small， .Packet_Transmit_Start，1，1 0 0 ，medium .Packet_Transmit_End，0，0 1 0 ，small；for I=1:长度(anim _ def )a=anim_defi；x (I )=结构(事件、a、已动态、a、颜色、a、大小、a )；结束函数应用程序(s )% donoteditsimulatorcode (linesthatbeginswiths； 中所述情节，对概念设计中的量体体积进行分析s； 持续app _ datas； global ID ts； t，event，ID，data=get_event(S )s； 拓扑，移动_ ids=资源管理器(gettopologyinfo )s； ix=find(mote_IDs=ID )