無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議的研究

【摘要】：近年來，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究和應(yīng)用也變得越來越廣泛。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量隨機(jī)分布的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，其具有展開迅速，抗毀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限，能量補(bǔ)充困難等特點(diǎn)使得如何節(jié)省節(jié)點(diǎn)能量、均衡網(wǎng)絡(luò)能耗、延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間成為了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)重要課題。 設(shè)計(jì)節(jié)能有效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法是解決傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗問題的主要研究方向之一。本文以節(jié)約節(jié)點(diǎn)能耗、延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間為目的，以網(wǎng)絡(luò)生存周期為主要衡量指標(biāo)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議進(jìn)行了研究。文章首先介紹課題研究的背景和意義，接著對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了概述。然后重點(diǎn)研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能路由協(xié)議，介紹了路由協(xié)議的分類以及一些典型的路由協(xié)議，最后提出了自己的研究工作。本文節(jié)能路由協(xié)議的研究主要包括兩個(gè)方面： 第一，混合多跳路由協(xié)議的設(shè)計(jì)，混合多跳路由協(xié)議的設(shè)計(jì)中結(jié)合了分層路由協(xié)議和平面多跳路由協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，用以解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中因能量空洞造成的網(wǎng)絡(luò)生命周期過短的情況。協(xié)議通過在熱點(diǎn)區(qū)域外建立分層路由協(xié)議降低流入熱點(diǎn)區(qū)域數(shù)據(jù)量以及在熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)建立平面多跳路由協(xié)議減小熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)通信能耗，防止能量空洞問題的產(chǎn)生。通過MATLAB平臺(tái)對(duì)協(xié)議進(jìn)行了仿真研究，仿真數(shù)據(jù)顯示算法能有效提高網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。 第二，基于LEACH協(xié)議的節(jié)能算法改進(jìn)，與已有改進(jìn)算法不同，改進(jìn)的LEACH-R協(xié)議在選簇機(jī)制上增加了節(jié)點(diǎn)能量和節(jié)點(diǎn)稀疏度的考慮，同時(shí)為了防止簇頭與基站間的遠(yuǎn)距離通信，算法在簇頭與基站間建立多跳通信鏈路。算法在MATLAB平臺(tái)下進(jìn)行仿真并與已有改進(jìn)算法進(jìn)行了比較分析，仿真結(jié)果顯示LEACH-R協(xié)議比LEACH協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)生存周期延長了近20％。 總的來說，混合多跳路由的設(shè)計(jì)和LEACH協(xié)議的節(jié)能算法改進(jìn)在很大程度上均衡了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗，延長了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由的設(shè)計(jì)做出了一定貢獻(xiàn)。 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 能量有效 熱點(diǎn)問題 混合路由
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TN915.04;TP212.9
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 圖清單11-12
• 表清單12-13
• 1 緒論13-17
• 1.1 課題的研究背景13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)15-17
• 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述17-31
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介17
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)17-19
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些基本概念19-22
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及其應(yīng)用22-24
• 2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)24-31
• 2.5.1 拓?fù)淇刂萍夹g(shù)24-26
• 2.5.2 數(shù)據(jù)融合技術(shù)26-31
• 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由算法的研究31-42
• 3.1 路由技術(shù)31-32
• 3.1.1 路由協(xié)議的分類31-32
• 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平面路由協(xié)議32-35
• 3.2.1 Flooding 協(xié)議32-33
• 3.2.2 Gossiping 協(xié)議33-34
• 3.2.3 DD 協(xié)議34-35
• 3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議35-41
• 3.3.1 LEACH 協(xié)議36-38
• 3.3.2 PEGASIS 協(xié)議38-40
• 3.3.3 TEEN 協(xié)議40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合多跳節(jié)能路由協(xié)議設(shè)計(jì)42-53
• 4.1 混合多跳路由協(xié)議的提出背景42-43
• 4.1.1 能量空洞問題42-43
• 4.2 混合多跳路由協(xié)議框架設(shè)計(jì)43-47
• 4.2.1 平面多跳路由算法43-44
• 4.2.2 分層多跳路由協(xié)議44-46
• 4.2.3 混合多跳路由協(xié)議46-47
• 4.3 混合多跳路由協(xié)議分析47-48
• 4.4 能耗分析48-49
• 4.5 算法仿真和分析49-51
• 4.6 本章小結(jié)51-53
• 5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于 LEACH 協(xié)議的節(jié)能改進(jìn)算法53-67
• 5.1 引言53-56
• 5.1.1 LEACH 協(xié)議分析53-56
• 5.2 基于 LEACH 的改進(jìn)策略56-57
• 5.3 LEACH-R 協(xié)議的改進(jìn)細(xì)節(jié)57-60
• 5.3.1 能量模型和最優(yōu)簇頭數(shù)的確定57-58
• 5.3.2 基于剩余能量和稀疏度的簇頭選舉58-59
• 5.3.3 多跳鏈路的建立59
• 5.3.4 數(shù)據(jù)發(fā)送階段59-60
• 5.4 算法仿真和分析60-64
• 5.5 LEACH-R 協(xié)議與現(xiàn)有改進(jìn)算法的比較64-66
• 5.5.1 LEACH-C 改進(jìn)協(xié)議64
• 5.5.2 PEGASIS 改進(jìn)協(xié)議64
• 5.5.3 比較結(jié)果及結(jié)論64-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 6 文章總結(jié)和展望67-69
• 6.1 文章總結(jié)67
• 6.2 展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 作者簡歷72

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