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1、无线传感器网络路由协议研究毕业论文无线传感器网络路由协议研究毕业论文 前言 I第1章 无线局域网技术 21.1 引言 21.2 无线局域网的组成及工作原理 21.2.1 无线网卡 21.2.2 无线接入点 21.3 无线局域网的主要特征 21.3.1 网络拓扑结构 21.3.2 传输媒质及传输方式 2第2章 无线局域网的分析与发展 32.1 引言 32.2 无线局域网的现状 32.4 无线局域网的发展前景 4第3章 无线传感器网络路由协议分析 53.1 引言 63.2 无线传感器网络简介 73.3 无线传感器路由协议的特点 103.3 无线传感器网络路由协议分类 173.3.1 基于梯度的路由

2、协议 123.3.2 基于等级的路由协议 143.3.3 基于平面的路由协议 23.3.4基于位置的路由协议 2第4章 无线传感器路由协议比较研究与趋势 154.1 引言 164.2 路由协议的比较研究 174.2.1 泛洪方式【Flooding】 124.2.2 集群方式(Clustering) 144.2.3 地理信息方式(Geographic) 24.3.1 基于服务质量方式 124.3 无线传感器路由协议的发展方向 17注 释 26致 谢 27参考文献 28附录一 30附录二 31 前言目前，人们工作、生活已经离不开互联网，上网也成为人们工作、生活中的必需。在解决了办公室的上网问题以后

3、，人们又在考虑如何在出行的时候也能方便地上网。无线局域网满足了人们的这种需求，这个领域也正在成为发展非常迅猛的市场之一。无线局域网(WLAN，Wireless IDca1 Area Networks)是计算机网络技术与无线电通信技术结合的产物，是在有线局域网的基础上发展起来的。与有线局域网相比，无线局域网采用的是无线链路(Cable-free link)构成网络。局域网广泛应用于办公自动化、工业自动化和银行等金融系统，并且符合队、公安部门等其它特殊场合的要求。具有很大的发展潜力。无线传感器网络(WSN)是传感器技术、通信技术和计算机技术相结合的产物，南于无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观上

4、的物理世界融合在了一起， 改变了人类与自然界的交互方式，因而它具有了广泛的应用前景。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为2l世纪最有影响的技术和改变世界的技术之一。本文介绍了无线局域网的技术，并且设想了一下它的发展趋势。也详细的分析了影响路由协议性能的一些因素，最后对主要的路由协议进行了分析和阐述。 第一章 无线局域网技术1.1 引言目前，人们工作、生活已经离不开互联网，上网也成为人们工作、生活中的必需。在解决了办公室的上网问题以后，人们又在考虑如何在出行的时候也能方便地上网。无线局域网满足了人们的这种需求，这个领域也正在成为发展非常迅猛的市场之一。

5、1.2 无线局域网的组成及工作原理 1.2.1 无线网卡无线网卡是在无线局域网的覆盖下，通过无线连接网络上网所使用的无线终端设备。无线网卡一般由网络接口控制器(NIC)、扩频调制及解扩解调单元及微波收发信机单元等三部分组成，如图l所示。其中：NIC为网络接口控制单元；BBP是基带处理单元；IF是中频调制解调器；RF是射频单元。图1 无线局域网网卡的组成NIC可以实现IEEES02I1的协议规的MAC层功能，主要负责接入控制，在移动主机有数据要发送时，NIC负责接收主机发送的数据，并按照一定的格式封装成帧，然后根据多址接入协议(在WLAN中为IEEE80211协议)把数据帧发送到信道中去。当接收

6、数据时，NIC根据接收帧中的目的地址，判别是否是发往本机的数据，如果是则接收该帧信息，并进行CRC校验。为了实现上述功能，NIC还需要完成发送和接收缓存的管理，通过计算机总线进行DMA操作和IO操作，与计算机交换数据后面三个单元组成一个通信机，用来实现物理层功能，并与NIC进行必要的信息交换。由于宽带无线IP网络中的通信业务具有宽带、突发的特点，因此对通信机提出了更高的要求。BBP在发送数据时对数据进行调制，IF处理器把基带数据调制到中频载波上去，再由RF单元进行上变频，把中频信号变换到射频上发射。在接收数据时，先由RF单元把射频信号变换到中频上，然后由IF进行中频处理，得到基带接收信号。BB

7、P对基带信号进行解调处理，恢复位定时信息，把最后获得的数据交给NIC处理。事实上，在物理实现上可以将不同的功能单元组合到一起。例如NIC与BBP处理器都工作在基带，可以将两者集成到一起；IF可以全数字化，它与BBP结合在一起可以更方便地实现一些功能。无线网卡的软件主要包括基于MAC控制芯片的固件和主机操作系统下的驱动程序。固件是网卡上最基本的控制系统，主要基于MA C芯片来实现对整个网卡的控制和管理。在固件中完成了最底层、最复杂的传输K送模块功能，并向下提供与物理层的接I21，向上提供一个程序开发接口，为程序开发人员开发附加的移动主机应用功能提供支持。1.2.2无线接入点(AP)无线接入点作为

8、移动终端与有线网络通信的接入点，其主要任务是协调多个移动终端对无线信道的访问，所以其功能主要对应于0sI模型中的MAC层。和有线以太网中的Hub类似可以实现。无线网络的帧格式(IEEDq0211帧)与有线网络的帧式(IEEES023帧)之间的转换；负责本CELL的管理，包括终端的登陆、认证、散步和漫游的管理；具有简单网管功能。做到“操作透明性”和“性能透明性”。从逻辑上讲，AP由无线收发部分、有线收发部分、管理与软件部分及天线组成，如图2所示。图2 AP组成图上有两个端口，一个是无线端口，所连接的是无线小区中的移动终端；另一个是有线端口，连接的是有线网络。在AP的无线端口，接收无线信道上的帧，

9、经过格式转换后成为有线网格式的帧结构，再转发到有线网络上；同样，AP把从有线端口上接收到的帧，转换成无线信道上的帧格式转发到无线端口上。AP在对帧处理过程中，可以相应地完成对帧的过滤及加密工作，从而可以保证无线信道上数据的安全。1.3 无线局域网的主要特征 1.3.1网络拓扑结构 WLAN拓扑结构可分为有中心(Hub-Based)和无中心(Peer to peer)局域网两类。在有中心结构的网络拓扑中，设有一个无线节点充当基站，所有节点访问均由其控制，每个节点只要在中心站覆盖围之就可与其它节点通信，并且中心节点为访问有线主干网提供了一个逻辑节点，这与蜂窝式移动通信的方式非常相似。这种结构的缺点

10、是抗毁性差，中心节点的故障容易导致整个网络的瘫痪；对于无中心结构的网络，要求其中任意节点均可与其它节点通信，所以又称自组织网络(Ad hoc)。由于无中心节点控制网络的接入，各节点都具有路由器功能，又都可以竞争共用信道，为此，大多数无中心结构的WLAN都要采用CS 类型的MAC协议。应该指出的是，自组局域网在军用和民用领域都有很好的应用前景，在军事领域中，由于战场往往没有预先建好的固定接入节点，携带移动站的战士就可以利用临时建立的移动自组网络进行通信。这种组网方式也能够应用到作战的地面装甲车辆和坦克群，以及海上舰艇群、空中的机群。由于每一个移动设备都具有路由器的转发分组的功能，因此，这种自组局

11、域网的生存能力非常好。在民用领域，当出现自然灾害时，在抢险救灾中利用移动自组网络进行及时的通信往往也是很有效的，因为这时事先已经建好的固定网络基础设施可能都已被毁坏。1.3.2 传输媒质及传输方式WLAN的传送介质有两种，即无线电波和红外线，前者使用居多。红外线局域网有较强的方向性，适于近距离通信。而采用无线电波作为媒体的局域网，覆盖围大，而且，这种局域网多采用扩频技术，发射功率比自然背景的噪声低，有效的避免了信号的偷听和窃取，使通信非常安全，具有很高的实用性。无线局域网采用微波传输，使用的频段有三个，L频段、S频段、C频段。目前大多数产品使用S频段（24GHz24835GHz)，在这些波段的

12、WLAN的产品大多数采用扩频调制方式，主要有DS和FH两种。第二章 无线局域网的分析与发展2.1 引言无线局域网(Witeless localal-ea network，WLAN)是90年代计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它提供了使用无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段。通俗的说，无线局域网就是在不采用传统电缆线的同时，提供传统有线局域网的所有功能，网络所需的基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里，网络却能够随着你的需要移动或变化。进入90年代以来，随着个人数据通信的发展，功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端的广泛应用，为

13、了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线，由固定向移动，由单一业务向多媒体发展，更进一步推动了wLAN的发展。过去几年，人们对无线局域网(WLAN)硬件的需求有了显著的增长，无线局域网很快从新奇的技术发展成为生活必需品。2005年WLAN芯片组出货量突破1亿套大关，k2oo年不足1000万套增长了10多倍，这些数字说明WLAN市场正在快速扩。2.1 无线局域网的现状无线局域网在各行业的广泛应用取得了引人瞩目的成果，展示了极为广阔的市场前景，它将创造崭新的生活和工作风尚。从市场划分上看，根据客户的不同需求划分为几个不同的层次：家庭应用小型办公室企业

14、应用公众服务。2.1.1家庭应用目前家庭部使用计算机已经成为必需，很多家庭已经拥有两台以上的电脑。家庭电脑的应用，已经从学习计算机知识和文字处理，过渡到了信息获取。同时国宽带服务越来越多，很多家庭已经选择了使用宽带服务。但家中布线是最头疼的问题之一。家庭只有一个LAN口，却有两台以上电脑需要上网。另外，一般宽带服务只给家庭提供一个IP地址，多个电脑需要进行连接还得共享这一个IP。在这种环境下，最理想的解决方法是选择一台无线局域网网关设备，覆盖家庭的全部面积。无线局域网家庭网关不但提供无线的连接，同时也承担了共享IP的路由功能。家中的计算机，只要安装无线局域网网卡，就可以通过AR连接上Inter

15、net。这样家中的网络相当简洁方便，台式机安装USB接口的网卡，可以任意选择摆放的房间和位置。2.1.2小型办公室很多小型的公司需要建立一个部的局域网，传统的方法是在办公室进行有线布线，每个座位附近安装一个局域网的RJ45接口。计算机安装网卡，通过网线连接到网口，使用HUB或者交换机建立一个小型的局域网，提供文件共享，打印，共享Internet连接等等服务。对于很多小型公司来说，布线的综合成本比较高。在这种情况下，小型公司可以考虑利用无线局域网来实现办公室的网络部署。在办公室安装一个无线局域网的接入点(AP，Access Point)，每个机器安装一个无线网卡，可以在一个小时建立起公司部网，快

16、速进入工作状态。2.1.3企业应用大型企业一般都已经有了成熟的有线网络，这时无线局域网成为大型企业部网络的一个延伸和补充。对于会议室进行无线覆盖，可以为参加会议的人员便利的网络连接，方便会议中的资料演示和文件交换。2.1.4公众服务利用无线局域网为公众提供服务是最近才出现的新概念，含义就是在热点地区，比如机场，酒店，会展中心等，利用无线局域网进行覆盖，为客户提供高速的宽带无线连接。随着笔记本电脑的普及，大量在旅途中的商业人士希望能够在机场或者酒店等区域能够连接上网。无线局域网的特性刚好能够在这样的小围提供高速无线连接，因此已经在3G推出之前成功地服务了大量客户。在一些大型的国际会议上，无线局域网就为参会者和记者