【正文】 線通信模塊 能 量 供 應 模 塊 圖12 無線傳感器節(jié)點模塊結(jié)構(gòu)無線傳感器節(jié)點通常由四部分組成（如圖12）：傳感器模塊：用來監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊：用來控制整個傳感器節(jié)點的操作、存儲和處理數(shù)據(jù)；無線通信模塊：用來與其他傳感器節(jié)點進行無線通信、交換控制消息和收發(fā)采集消息，它有四種狀態(tài)：發(fā)送、接受、空閑、睡眠；能量供應模塊：用來為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量，通常會采用微電池型。匯聚節(jié)點可以是一個具有增強功能的傳感器節(jié)點，有足夠的能量供給、更多的Flash和SRAM中的所有信息傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中，通過匯編軟件，可很便捷地把獲取的信息轉(zhuǎn)換為匯編文件格式，從而分析出傳感節(jié)點所存儲的程序代碼、路由協(xié)議和密鑰等信息，同時也可以修改程序代碼，并加載到傳感節(jié)點當中。從網(wǎng)絡功能上看，每個傳感器節(jié)點除了要進行本地信息收集和數(shù)據(jù)處理之外，還要對其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)而來的數(shù)據(jù)進行存儲、管理和融合，并與其他節(jié)點進行協(xié)作完成一些特定任務。用戶通過管理節(jié)點對傳感器網(wǎng)絡進行相應的配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。 無線傳感器網(wǎng)絡組成結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)通常都會包括傳感器節(jié)點EndDevice、匯聚節(jié)點Router和管理節(jié)點Coordinator，如圖11所示：節(jié)點Coordinator，如圖11所示： E D 互聯(lián)網(wǎng) 和衛(wèi)星BC匯聚節(jié)點A任務管理節(jié)點 監(jiān)測區(qū)域用戶傳感器節(jié)點圖11 無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)大量的傳感器節(jié)點隨機部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部或者附近，能夠通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡?！　adio frequency：gateway或節(jié)點用以收發(fā)資料。 無線傳感器網(wǎng)絡特點無線傳感器網(wǎng)絡具有大規(guī)模、自組織、可靠性、動態(tài)性、以數(shù)據(jù)為中心、集成化、協(xié)作方式執(zhí)行任務、具有密集的節(jié)點布置、自組織方式等特點。基于無線聯(lián)網(wǎng)技術和MEMS的微傳感技術為無線傳感器網(wǎng)絡賦予了廣闊的應用前景。作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站時，節(jié)點除了完成采集任務之外，還要接收鄰居節(jié)點數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給距離基站更近的鄰居節(jié)點或者直接轉(zhuǎn)發(fā)到基站或者匯節(jié)點，作為簇頭節(jié)點時，節(jié)點負責收集該簇內(nèi)所有節(jié)點采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)融合之后，發(fā)送到基站或者匯節(jié)點。節(jié)點在網(wǎng)絡中可以充當數(shù)據(jù)的采集者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或組頭、簇頭節(jié)點的角色。無線傳感器網(wǎng)絡由許多個功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點組成。 　 無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信的方式形成的一個多跳、自組織的網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。本文基于OPNET仿真平臺，首先通過對無線傳感器網(wǎng)絡的基本原理和OPNET平臺操作的學習了解；其次對現(xiàn)存的無線傳感器網(wǎng)絡路由進行研究分類，并研究和對比分析了各類路由協(xié)議的核心算法和路由機制；再次利用OPNET對其中典型的路由——DD協(xié)議、LEACH路由協(xié)議和QoS路由進行仿真模擬，同時對比其他路由協(xié)議進行仿真實驗，從具體的數(shù)據(jù)上探究不同路由機制優(yōu)缺點，從而對現(xiàn)存無線傳感器網(wǎng)絡的路由進行深入的研究；最后總結(jié)出無線傳感器網(wǎng)絡路由的一般規(guī)律、研究方向和發(fā)展趨勢?？傮w而言，該領域的研究目前還處于起步階段，傳感器網(wǎng)絡路由技術還存在很多的不足，在很多領域還無法實現(xiàn)。我們可以大膽的預見到，將來無線傳感器網(wǎng)絡將會無處不在，將會完全融入我們的生活。and thesis study of wireless sensor networks and OPNETbased study of wireless sensor network routing, exploring trends and research directions of wireless sensor routing. First, by using wireless sensor networks and its routing principles of learning OPNET simulation platform for wireless sensor network routing existing classification research. Secondly, in the OPNET simulation experiments to DD wireless sensor network protocol simulation, based on a model agreement DD, respectively LEACH routing protocol emulation and QoS continuous research and pare various types of routing mechanism, summarize some of the advantages and disadvantages of LEACH simulation and QoS. Compared to the DD protocol, LEACH protocol can effectively reduce energy consumption, and its life expectancy is about twice the DD agreement. QoS is performed on the DD model improvements, it is a good allocation of resources to support different business needs, the whole network can achieve optimal energy balance, network lifetime is greatly can envision a good wireless sensor network routing should be based on reducing traffic, load balancing, support mobility, fault tolerance, multicast routing, routing security, scalability, QoS routing, crosslayer protocol optimization, bined with IPv6 as trends and research directions.Keywords: wireless sensor network routing, OPNET, LEACH ，DD protocol, QoS routing,II 基于OPNET的無線傳感器網(wǎng)絡路由仿真與研究引 言近年來，隨著技術的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡應用變得范圍越來越廣。is worthsensorTherefore, the routingthere are manyis still in itsAs theattracted widespread attentionapplication prospectsandis a new關鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡路由，OPNET，DD協(xié)議，LEACH協(xié)議，QoS路由， IAbstractWirelessQoS是在DD模式上進行改進,它能很好的支持不同業(yè)務的資源需求分配，可達到全網(wǎng)最優(yōu)能耗均衡，網(wǎng)絡生存期大大提高。通過不斷地研究對比各類路由機制，總結(jié)仿真實驗中LEACH和QoS的一些優(yōu)缺點。首先，通過學習OPNET仿真平臺的使用和無線傳感器網(wǎng)絡路由原理，對現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡路由進行分類研究。因此，無線傳感器網(wǎng)絡的路由值得我們?nèi)ヌ剿骱退伎?。本科生畢業(yè)論文(設計) 題 目：基于OPNET的無線傳感器網(wǎng)絡 路由仿真與研究 目 錄摘 要 IAbstract II引 言 1第一章 緒 論 2 無線傳感器網(wǎng)絡 2 無線傳感器網(wǎng)絡基本概念 2 無線傳感器網(wǎng)絡特點 2 無線傳感器網(wǎng)絡組成結(jié)構(gòu) 3 無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議棧 5 OPNET簡介 7 OPNET Modeler的主要特性 7 OPNET的安裝 8 OPNET仿真 9第二章 無線傳感器網(wǎng)絡路由研究 11 無線傳感器網(wǎng)絡路由概述 11 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議研究 11 廣播式路由協(xié)議 12 坐標式路由協(xié)議 14 分簇式路由協(xié)議 14 QoS路由協(xié)議 15 比較與分析 16第三章 基于OPNET的無線傳感器路由仿真 18 定向擴散路由仿真與分析 18 定向擴散（DirectedDiffusion）路由模式分析 18 運行仿真 19 結(jié)果分析 24 QoS路由仿真與分析 25 QoS路由策略分析 25 基于定向擴散路由的QoS路由擴展 26 分簇路由仿真與分析 30 LEACH協(xié)議簡介 30 LEACH協(xié)議算法分析 31 LEACH協(xié)議的仿真 32 結(jié)果分析 34第四章 結(jié)論與展望 36 結(jié)論 36 展望 37參考文獻 38致 謝 39摘 要無線傳感器網(wǎng)絡是一種全新的信息獲取和處理技術，其應用前景而日益受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注。由于該領域的研究還處于起步階段，傳感器網(wǎng)絡路由技術還有諸多的不足。該論文以學習無線傳感器網(wǎng)絡和OPNET為基礎，研究和探索無線傳感器路由及其發(fā)展趨勢和研究方向。其次，在OPNET上進行仿真實驗，以無線傳感器網(wǎng)絡的DD協(xié)議仿真為基礎，在DD協(xié)議的模式上，分別進行LEACH協(xié)議的仿真和QoS路由改進。相比于DD協(xié)議，LEACH協(xié)議能夠有效地減少能量的耗損，壽命是DD協(xié)議的兩倍左右。我們可以展望一個好的無線傳感器網(wǎng)絡路由應是以減少通信量、負載均衡、支持移動性、容錯性、組播路由、路由安全、可擴展性、QoS路由、跨層協(xié)議優(yōu)化、與IPv6 結(jié)合為發(fā)展趨勢和研究方向。sensor networkinformation acquisitionprocessingtechnology, itsincreasinglyinacademia and industry.research in this fieldinfancy,sensor network routing technology deficiencies.of wirelessnetworksexploring在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、工業(yè)控制、科學研究、軍事、智能家居、智能辦公環(huán)境等方面都表現(xiàn)出巨大的前景?？梢哉f，無線傳感器網(wǎng)絡將是信息感知和采集的一場革命，是21世紀最重要技術之一。毋庸置疑，無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展?jié)摿志薮?，也還有很多的地方需要我們?nèi)ヌ剿骱退伎?。第一?緒 論 無線傳感器網(wǎng)絡 無線傳感器網(wǎng)絡基本概念無線傳感器網(wǎng)絡，即wireless sensor network，簡稱WSN。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡的三個要素。每一個傳感器節(jié)點都由數(shù)據(jù)采集模塊(傳感器、AID轉(zhuǎn)換器)、數(shù)據(jù)處理、控制模塊(微處理器、存儲器)、通信模塊(無線收發(fā)器)和供電模塊(電池、AC/DC能量轉(zhuǎn)換器)組成。作為數(shù)據(jù)采集者時，數(shù)據(jù)采集模塊收集周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)(如溫度、濕度等)，通過通信路由協(xié)議直接或間接將數(shù)據(jù)傳輸給遠方基站(Base Station)或匯節(jié)點(Sink Node)。[1]無線傳感器網(wǎng)絡所具具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、噪聲、濕度、光強度、土壤成分、壓力、移動物體的大小、方向和速度等周邊環(huán)境中多種多樣現(xiàn)象。這些潛在的應用領域可以歸納為:軍事、航空、防爆、反恐、醫(yī)療、救災、環(huán)境、保健、工業(yè)、家居、商業(yè)等領域。WSN并不界定網(wǎng)路型態(tài)，就是可以是star、mesh、P2P或者綜合以上型態(tài)的網(wǎng)路，但都一定具備下列的功能：　　Sensors/microcontroller：偵測、搜集以及處理環(huán)境中包含的資料，例如偵測濕度、溫度等。　　Software：包含在節(jié)點端的嵌入式系統(tǒng)以及使用者端的管理程式，軟體確保資料感測的功能進行流暢及提供容易閱讀的介面。傳感器節(jié)點監(jiān)測到的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點逐跳的進行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測到的數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理，經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或者衛(wèi)星到達管理節(jié)點。傳感器節(jié)點處理能力、存儲能力和通信的能力都相對較弱，通過小容量電池供電。匯聚節(jié)點的處理能力、存儲能力和通信能力就相對較強，它是連接傳感器網(wǎng)絡與Internet 等外部網(wǎng)絡的網(wǎng)關，實現(xiàn)兩種協(xié)議