1、毕业设计（论文）开题报告题目智能小区无线传感器网络路由协议研究专业电子信息工程1选题的背景、意义无线传感器网络（WIRELESSSENSORNETWORK，WSN）是随着无线通讯技术、传感器技术、嵌入式信息处理技术和移动计算技术的发展而新兴的研究课题。WSN由部署在监测区域内的大量微型传感器节点所组成的多跳自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域里的被监测对象信息，并通过无线电通信的方式将所监测到的信息发送给观察者。美国商业周刊和麻省理工大学的技术评论在预测未来技术发展报告中，分别将无线传感器网络技术列为21世纪最有影响力的21项技术和改变世界的10大新技术之一。作为当前国际
2、最前沿的新技术，WSN技术被誉为IT技术的第四次产业革命，无线传感器网络也是未来IT产业创新发展的重要方向之一。尽管无线传感器网络的应用前景非常广阔，但是由于无线传感器网络与具体的应用联系相当的紧密，不同的应用背景对无线传感器网络的要求也不相同，不同应用环境中，所对应的硬件平台、软件系统和网络协议也必然有很大的差别。与传统的无线网络相比较而言，无线传感器网络与其的设计目标并不相同。传统无线网络以最大化带宽录用率、为用户提供一定质量的服务为设计目标，在高度移动的环境中着重于优化路由和优化资源管理策略，其次考虑能源的有效利用。由于传感器网络中所采用的节点设备体积小，通常采用电池进行供电，所携带能量
3、非常有限，无线传感器网络的首要设计目标是能源的高效利用，如何延长网络的生命周期是无线传感器网络设计策略的核心目标。同时在无线传感器网络中，数目庞大的传感器节点将产生大量的采集信息，在将采集信息传送给汇聚节点的时候，如何减少信息传送过程中的冲突碰撞以减少丢包率，如何减少信息传输途中所耗费的时间以提高实时性，也是无线传感器网络的重要设计目标。在通常情况下，自然环境的影响和节点的故障会很容易造成无线传感器网络拓扑结构的变化，如何在节点数目及位置发生改变时维持网络的健壮性，也是无线传感器网络的重要设计目标。以上这些独特的要求和制约因素为无线传感器网络的研究提出了新的技术问题。本文以智能小区为应用背景，
4、针对无线传感器网络在智能小区应用中的实时性和节能性问题进行路由协议的研究和改进。在计算机技术里，无线传感器网络是一个新的研究领域，它涉及到多个方面的知识，在国际上备受关注。无线传感器网络是由大量传感器节点所组成的自组织网络，这些节点集成了无线通信能力、感知能力以及计算能力，并通过无线的方式进行信息的交互，对于距离间隔较远的节点还能以多跳的手段进行信息的传送。无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络监控区域内的各种信息，并对收集到的信息进行处理，传送到网络中的特定位置。随着日益发展的智能小区对计算机技术应用的需求，结合无线传感器网络的特点，将传感器网络部署于智能小区中，可实现安全预警、事故定位
5、、实时监测、环境污染检测和进出车辆监控等功能，满足人们对新型居住环境的需求。传感器节点的体积小，采用电池供电，网络中各个传感器节点间信息的传送也无需传送介质，通过无线的方式进行信息的传送，且整个网络只需要部署一次。然而智能小区的面积相对较大，网络的布线相应的就比较复杂，采用无线传感器网络技术克服了安装不便以及在小区里面进行复杂布线的缺陷，不仅有利于空间的美化，而且还解决了有线网络维护困难等缺点。本课题的主要目的是适应日益发展的智能小区对网络技术应用的需求，结合智能小区无线传感器网络的应用特点，分析智能小区网络需求。在现有典型无线传感器网络路由协议的基础上，结合智能小区的应用需求来设计满足智能小
6、区信息传输实时性，节点能耗节能性，性能优异的路由协议。由于在智能小区中所需要采集的数据比较复杂，并且节点需要长期工作，节点的能量消耗比较大；当小区内有敏感事件产生时，对于敏感数据传输的实时性，消息的退避传输等也具有更高的要求。在WSN的应用中，网络所采用的路由协议对于节点能耗的多少和传递信息时的延时起着至关重要的作用，但是无线传感器网络路由协议与具体的应用联系紧密，并没有一种通用的协议能够使用。传感器路由协议现在有很多种，到底哪一种最适合智能小区应用要求并没有定论，研究这些路由协议，比较分析找出哪一种协议才最适合智能小区的应用背景就显得尤为重要。如果现有的路由协议都不适合于智能小区WSN，那么
7、如何改进现有的路由算法，或者提出新的路由协议以适应智能小区的实际应用需求，将是本课题的主要研究意义。2相关研究的最新成果及动态无线传感器网络1213是随着无线通讯技术、传感器技术、移动计算技术和嵌入式信息处理技术的发展而新兴的研究课题。所谓传感器网络，可以定义为部署在待监控区域附近的大量传感器节点所组成的无线网络，该网络能够协作地实时监测、感知、采集和处理节点分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并将处理后的数据传送到网络中的特定位置。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界，丰富了人们之间的沟通方式。传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官被称为
8、全球未来的三大高科技产业。目前，WSN在目标追踪、入侵检测、气候监控和系统控制等军事和商业领域都有广泛的应用。（1）军事应用提前获取信息和分析信息是未来战场决策和指挥的关键。传感器网络具有快速部署、自组织、隐蔽性强和高容错性的特点，能够建立起集通信、计算、侦查和定位为一体的智能网络，从多角度全方位综合监测战场区域内的信息，具有其它传统网络所不可比拟的优势。在著名的战场指挥系统C41SRT和C4KISR计划中，WSN就是必不可少的组成部分。（2）环境监测由于环境监测具有广泛性的特点，因此不可能通过传统监测方式达到全面采集数据的目的，而WSN具有监控范围广大，采集数据准确全面等优点，为野外随机性的
9、研究数据获取提供了方便。例如INTEL公司提出的智能微尘（SMARTDUST）就是主要用于感知、计算和进行通信的超微型传感器。而ALERT就是利用WSN的这些特点来监测降雨量、河水水位等信息，进而达到预报发生洪水的可能性。（3）医疗健康为了实时监测病人的身体情况，可以在病人的身体内装入特定的传感器以监视身体的重要参数，如心率、血压、体温和血糖等。这样就可以监护病人的病情，在危急情况发生后的最短时间内为病人提供救助措施。（4）商业应用WSN可以实现家庭和工作环境智能化管理。利用传感器对人们所处环境实时监控和对火们自身行为进行感知，然后通过计算机系统根据人们的活动进行帮助。如嵌入式智能家电能够根据
10、与INTERNET和WSN相连的计算机系统的指令而提前为人们准备好各种服务，使人们的生活更加舒适、有效率。另外，WSN在空间探索和智能交通等方面也有着重要应用。如汽车雷达和道路监控可以根据道路的状况实时给车辆提供到达目的地的最佳路径。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标31研究内容1分析传感器网络的特点、体系结构，对己有的经典路由协议从网络拓扑结构和工作特性方面进行分析和总结，并对各类协议的适用环境进行了研究。2分析智能小区无线传感器网络硬件平台的功能需求，并对硬件平台的无线通信功能进行了简单的性能测试。3采用NS2仿真工具对DD和MCDD协议进行了仿真对比
11、实验，采用平均消耗能量、平均传输延迟和平均分组接收率这三个性能参数作为性能评价的技术指标。32研究方法1总结传感器网络的研究背景以及国内外研究的现状。2分析基于智能小区应用需求的无线传感器网络特点，提出智能小区WSN解决方案。3结合智能小区的应用背景，选取定向扩散（DIRECTEDDIFFUSION，DD）路由协议以及多径路由协议作为研究基础，提出更适用于智能小区的改进协议基于多径的分级定向扩散路由协议（MULTIPLECLASSIFICATIONDIRECTDIFFUSE）。4研究工作详细工作进度和安排2010年11月12日2010年12月07日完成毕业设计的文献检索、资料查阅。2010年1
12、2月10日2011年01月10日完成外文翻译、文献综述。2010年01月11日2011年02月27日完成毕业实习及实习报告，开题报告。2011年02月27日2011年05月02日完成毕业设计的最后细节要求。2011年05月02日2011年05月25日完成毕业论文的评阅和答辩前的准备工作。2011年05月27日2011年05月29日完成毕业答辩。5参考文献1LAKYILDIZ,WSU,YSANKARASUBRAMANIAM,ECAYIRCIASURVEYONSENSORNETWORKSJIEEECOMMUNICATIONSMAGAZINE,2002,40（8）,1021142柴燕菲,赵晔娇首届国
13、际无线传感器网发展高峰论坛今在杭州举行EB/OL3DESTRIN,RGOVINDAN,JHEIDEMANN,ETCNEXTCENTURYCHALLENGESSCALABLECOORDINATIONINSENSORNETWORKCPROEEEDINGSOFTHE5THACM/IEEEINTERNATIONALCONFERENCEONMOBILECOMPUTINGANDNETWORKINGSEATTLEIEEECOMPUTERSOEIETY,1999,2632704宋文,王兵,周应宾等无线传感器网络技术与应用M北京电子工业出版社,2007,35LACOSSR,WALTONRSTRAWMANDESO
14、GNFORADSNTODETECTANDTRACKLOWFLYINGAIRCRAFTCINROCEEDINGOFDISTRIBUTEDSENSORNETSCONFERENCE,197841526AKYILDIZLF，SUWL，SANKARASUBRAMANIAMY，CAYIRCIEASURVEYONSENSORNETWORKSJIEEECOMMUNICATIONSMAGAZINE，2002，4081021147FLLEWISWIRELESSSENSORNETWORKSSMARTENVIRONMENTSTECHNOLOGIES，PROTOCOLSANDAPPLICATION,20048GAYNORM，MOULTONS，WELSHM，ETALINTEGRATINGWIRELESSSENSORNETWORKSWITHTHEGRIDJIEEEINTERNETCOMPUTING，JULYAUGUST200432399杜晓明，陈岩无线传感器网络研究现状与应用北京工商大学学报J2008，12610罗杰，林亚平TINYOS调度机制研究与改进J科学技术与工程，2007，19749354938
