无线传感网定向天线路由协议对比分析研究开题报告
2021-12-17 09:12
全文总字数：4538字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
无线传感器网络路由协议作为当前无线传感器网络研究的热点之一，近年来人们对无线传感器网络技术的持续研究兴趣引发了许多路由协议的提出。目前无线传感器网络路由协议设计中出现较大困难是网络信道的高度时变性以及网络拓扑结构的高度动态性。如果采用全向天线技术，将会产生查询包全网范围的洪泛，从而加快消耗有限的带宽资源，会给网络带来广播风暴和信号干扰的问题，限制了无线传感器网络节点自组网的应用。因此，改变原有的全向天线模式下进行路由设计成为新的路由设计发展方向。
由此，基于定向天线的wsn路由协议便开始进入视线，采用定向天线，相对于全向天线而言，定向天线增益大、传输距离远，节点能够把发射能量 集中起来朝目的方向发送。大大减少了wsn网络区域内节点之间的信号干扰，在所要传送的目的方向上产生更高的信噪比。增大了数据的传输距离和数据传送效率，降低信号传输的时延和节点的功耗、提高空间复用度。能够使多个节点同时传输，空间复用率高。并且通过定向天线传输增加额外增益能够实现wsn节点的远距离通信，协议可靠性高，时延小，有效提高了wsn网络吞吐量。
国内外研究现状
定向天线应用于wsn网络的早期研究，集中体现在波束形成方面以及物理层的能量控制方面，主要应用在mac层和链路层协议的邻节点发现机制和多址接入方式中采用定向传输控制。现有的定向路由方案多数是对目前已有的全向路由协议进行改进。目前，还未有较适合定向通信环境下的wsn路由算法，现有的采用定向天线技术的wsn路由协议解决的主要问题如下：
2. 研究的基本内容
1) 熟悉无线传感器网络的相关知识
2) 设计新的基于定向天线的路由协议，以提高无线传感器网络的吞吐量，减少通信信道之间的干扰，提高网络信噪比，且更有效提升无线传感器网络路由协议的性能
3) 了解并熟悉定向天线系统有关的相应知识
3. 实施方案、进度安排及预期效果
| 一、实行方案：本项目主要采用统计、对比、理论研讨等方法对研究内容展开研究。 熟悉WSN、定向天线、路由协议等基本知识，针对定向天线技术在无线传感器网络的实现方法，分析其应用优势，并对定向路由中的主要技术进行分析。 二、模拟仿真：安装ns-2并学习ns-2模拟器的使用及其附属的相关软件。通过ns-2模拟器对新协议进行模拟与仿真，并通过跟踪分析模拟数据，对协议运行性能展开研究。 三、对比分析：通过ns-2模拟器将协议进行模拟、对比和分析，研究报文成功投递率、归一化路由开销、端到端延迟等参数。 四、数据制图：将模拟数据用trace文件导出，使用ns-2的绘图工具进行制图，分析和研究各主要性能参数在不同应用环境和状态下的变换。 五、归纳总结：总结各路由协议的优缺点，在数据参数对比分析的基础上，列表比较各路由协议的特性。
进度： （一） 2016年一月中旬前 继续深入关注学习国内外在WSN路由协议研究领域的最新成果 理解掌握WSN路由协议特点 了解定向天线技术的实现方式包括其基本结构与原理以及引入定向天线的优点 掌握定向路由中的关键技术 （二） 2016年一月至二月（寒假期间） 安装ns-2，并调试成功 安装相关的插件，如nam等 理解和掌握网络模拟器ns-2的运行环境和运行平台 （三）2016年三月至四月 运用ns-2载入WSN定向天线路由协议进行模拟比较 分析trace文件 （四）2016年五月至六月 准备毕业论文审核、修改、提交定稿
预期效果： 基于定向天线，实现经典路由协议的运行，并对他们的性能进行比较和分析。 同时开发研究不同协议，分析其特点并加以比较优化。
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4. 参考文献
| [1] .Gossain,H. ,Joshi,T. ,Cordeiro, C.,Agrawal,D. :DRP: An Efficient Directional Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks .IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol. 17, no.12, pp.1438-1451 ( 2006) [2].Hu,B.,Gharavi,H. :Directional Routing Protocols for Ad Hoc Networks.IET Communications, vol. 2, no. 5, pp. 650-657 ( 2008 ) [3]. Jian Shen, Wenying Zheng, Jin Wang, Zhihua Xia, Zhangjie Fu. “Routing Protocols using Directional Antennas in Ad Hoc Networks: A Comparative Review”. International Journal of Grid and Distributed Computing, 2013, 6(5): 39-50. [4] . Y.Ko and H. Vaidya, “Location Aided Routing (LAR) in Mobile Ad Hoc Netoworks”, WirelessNetwork 2000, (2000). [5]L.BaoandJ.J.Garcia-Luna-Aceves, “Transmission scheduling in ad hoc networks with directional antennas”, Proceedingsofthe8thAnnualInternationalConferenceonMobileComputingandNetworking (MOBICOM ’02), Atlanta, Ga, USA, (2002) September, pp. 48–58. [6] R. R. Choudhury, X. Yang, R. Ramanathan and N. H. Vaidya, “Using directional antennas for medium access control in ad hoc networks”, Proceedings of the 8th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking (MOBICOM’02), Atlanta, Ga, USA, (2002) September, pp. 59–70. [7] A. Spyropoulos and C. S. Raghavendra, “Energy efficient communications in adhocnetworksusing directionalantennas”,Proceedingsofthe21stAnnualJointConferenceoftheIEEEComputerand Communications Societies (INFOCOM’02), vol. 1, New York, NY, USA, (2002) June, pp. 220–228. [8] A. Nasipuri, K. Li and U. R. Sappidi, “Power consumption and throughput in mobile ad hoc networks using directionalantennas”, Proceedingsofthe11thInternationalConferenceonComputerCommunicationsand Networks (IC3N ’02), (2002) October. [9] R.Ramanathan,J.Redi,C.Santivanez,D.Wigginsand S. Polit, “Ad hoc networking with directional antennas:acompletesystemsolution”, IEEEJournalon SelectedAreasinCommunications,vol. 23,no. 3, (2005), pp. 496–506. [10]S.Yi,Y.Peiand S. Kalyanaraman, “On the capacity improvement of ad hoc wirelessnetworksusing directional antennas”, Proceedings of the 4th ACM International Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing (MobiHoc ’03), Annapolis, Md, USA, (2003) June, pp. 108–116. [11]B.Liu,Z.Liu and D. Towsley, “On the capacity ofhybridwirelessnetworks”, Proceedingsofthe22nd Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies (INFOCOM ’03), vol. 2, San Francisco, Calif, USA, (2003) March-April, pp. 1543–1552. |
