無線傳感器網絡節(jié)能路由算法的研究

【摘要】：無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的處理能力、存儲能力、通信能力以及節(jié)點的能量都十分有限,其中能量是影響傳感器節(jié)點生命周期的重要因素。因此如何高效地利用能量便成為無線傳感器網絡研究的重要問題。針對無線傳感器網絡的結構特點,本文將對平面路由算法和分層路由算法兩類進行研究。 平面路由算法適合小規(guī)模傳感器網絡,在無線傳感器平面路由算法中,一些學者將蟻群算法應用在傳感器節(jié)點的路由選擇中,取得了不錯的效果。但基本的蟻群算法僅考慮路徑最短,而沒有考慮節(jié)點的剩余能量。本文在進行平面路由算法的設計時,提出一種基于蟻群的改進的無線傳感器網絡路由算法,對概率選擇公式進行了改進,在螞蟻選擇下一跳時,加入能量因子。同時對信息素更新公式也進行了改進,將信息素更新公式分為局部信息素更新公式和全局信息素更新公式。仿真結果表明,改進后的蟻群算法能夠節(jié)省并均衡網絡的能量消耗。 分層路由算法適合大規(guī)模傳感器網絡,在無線傳感器網絡的分層路由算法中,傳統(tǒng)的分層路由算法LEACH存在著一些不足,比如簇的分布不均勻,簇頭選擇具有隨機性,簇頭直接與匯聚節(jié)點單跳通信等。本文在對分層路由算法進行設計時,將傳感器網絡中的節(jié)點劃分為多個簇,這些簇在地理位置上呈均勻分布的狀態(tài)。劃分完簇后,從每個簇中根據簇頭選擇公式選擇出簇頭,簇頭選擇公式充分考慮到了節(jié)點的能量因素,兼顧成員節(jié)點與簇頭的通信代價,使剩余能量大且更利于與成員節(jié)點通信的節(jié)點選為簇頭。在進行數據傳輸時,根據選出的簇頭進行簇頭間多跳數據傳輸過程,直到數據到達匯聚節(jié)點。仿真結果表明,改進后的分層路由算法能夠有效提高傳感器網絡的生存時間。 【關鍵詞】：無線傳感器網絡 路由算法 蟻群優(yōu)化算法 LEACH
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 研究目的和意義10-11
• 1.3 課題的研究現狀11-14
• 1.4 論文的主要工作和組織結構14-16
• 第2章 無線傳感器網絡概述16-22
• 2.1 無線傳感器網絡體系結構16
• 2.2 傳感器節(jié)點結構16-17
• 2.3 匯聚節(jié)點結構17
• 2.4 無線傳感器網絡協(xié)議棧結構17-20
• 2.5 無線傳感器網絡特點20
• 2.6 本章小結20-22
• 第3章 無線傳感器網絡路由協(xié)議研究22-32
• 3.1 無線傳感器網絡路由協(xié)議的特點22-23
• 3.2 無線傳感器網絡路由協(xié)議的設計原則23-24
• 3.3 無線傳感器網絡路由協(xié)議的分類24-25
• 3.4 無線傳感器網絡平面路由協(xié)議25-27
• 3.5 無線傳感器網絡分層路由協(xié)議27-29
• 3.6 無線傳感器網絡路由協(xié)議比較29-30
• 3.7 本章小結30-32
• 第4章 基于蟻群優(yōu)化算法的無線傳感器網絡平面路由算法32-48
• 4.1 蟻群優(yōu)化算法簡介32-33
• 4.2 蟻群優(yōu)化算法基本原理33-35
• 4.3 蟻群算法的改進模型35-36
• 4.4 蟻群算法應用于無線傳感器網絡路由算法的優(yōu)勢36-37
• 4.5 路由算法的假定條件37-38
• 4.6 無線傳感器網絡通信的能耗模型38-39
• 4.7 改進的蟻群優(yōu)化算法在無線傳感器網絡中的應用39-42
• 4.7.1 概率選擇公式的改進39-40
• 4.7.2 局部信息素更新公式40
• 4.7.3 目標函數40-41
• 4.7.4 全局信息素更新公式41
• 4.7.5 算法的實現流程41-42
• 4.8 路由維護42-43
• 4.9 仿真結果與分析43-47
• 4.10 本章小結47-48
• 第5章 改進的無線傳感器網絡分簇路由算法48-58
• 5.1 改進的無線傳感器網絡分簇路由算法的設計思想48-49
• 5.2 ICRA路由算法的描述49-51
• 5.3 ICRA路由算法的實現51-54
• 5.3.1 初始化51
• 5.3.2 簇頭選擇51-52
• 5.3.3 簇的建立52
• 5.3.4 簇間路由52-54
• 5.4 仿真結果與分析54-57
• 5.5 本章小結57-58
• 第6章 總結與展望58-60
• 6.1 總結58
• 6.2 展望58-60
• 參考文獻60-65
• 致謝65-66
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文66

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