無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能分簇算法研究

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的具有感知、計(jì)算和無(wú)線通信能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),作為一種新興的信息獲取技術(shù),它將客觀物理世界與人類(lèi)社會(huì)緊密聯(lián)系在一起。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)超大規(guī)模、節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布、能量和通信能力受限、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁等特點(diǎn),采用基于分簇的層次路由協(xié)議設(shè)計(jì),是網(wǎng)絡(luò)其它上層應(yīng)用的基礎(chǔ),對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。 本文從提高節(jié)點(diǎn)的能量使用效率、網(wǎng)絡(luò)覆蓋效率最大化和節(jié)點(diǎn)全局唯一的ID分配三個(gè)方面研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇問(wèn)題。論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面: (1)針對(duì)分簇過(guò)程中簇首耗能過(guò)快問(wèn)題,在ACE算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與改進(jìn),給出了一種綜合節(jié)點(diǎn)剩余能量和節(jié)點(diǎn)度數(shù)進(jìn)行簇首選取的分簇算法ENCA。該算法在每輪的簇首選取中考慮了每個(gè)簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的剩余能量和平均剩余能量,并依據(jù)節(jié)點(diǎn)的度數(shù),對(duì)簇首進(jìn)行優(yōu)化選擇。在算法運(yùn)行中,保證網(wǎng)絡(luò)連通的同時(shí),避免了能量較低的節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為簇首。 (2)為改善網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的覆蓋性能,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命,通過(guò)分析不同類(lèi)型節(jié)點(diǎn)的失效對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋效率的影響,給出了一種具有提高覆蓋性能的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能分簇算法ECCA。ECCA不依賴節(jié)點(diǎn)的物理位置信息,優(yōu)先選取高密度區(qū)域的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任簇首,當(dāng)簇首的剩余能量低于設(shè)定閾值時(shí)實(shí)施簇首遷移,以降低節(jié)點(diǎn)的死亡率。進(jìn)一步分析了算法復(fù)雜度和節(jié)點(diǎn)最優(yōu)廣播半徑的選取。 (3)給出了一種節(jié)能的具有覆蓋和ID分配意識(shí)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法DEECIC。DEECIC力求用最少的一組簇首覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)絡(luò)的連接性、通信能耗和延時(shí)方面采用折衷的處理方式,并基于局部信息為每個(gè)簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)分配全網(wǎng)唯一的ID,最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了算法的可靠性。 【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 分簇算法 網(wǎng)絡(luò)壽命 覆蓋 ID分配 分布式
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景和研究意義10-11
• 1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議簡(jiǎn)介11-13
• 1.2.1 平面型路由協(xié)議和層次型路由協(xié)議12-13
• 1.3 分簇算法研究概況13-16
• 1.3.1 研究現(xiàn)狀分析13-15
• 1.3.2 分簇算法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)15-16
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第2章 一種綜合能量和節(jié)點(diǎn)度的傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 模型建立18-19
• 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型18-19
• 2.2.2 能量消耗模型19
• 2.3 ENCA 算法描述19-23
• 2.4 仿真與分析23-27
• 2.4.1 簇首的分布23-25
• 2.4.2 能量效率25-26
• 2.4.3 網(wǎng)絡(luò)壽命26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 一種具有提高覆蓋性能的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能分簇算法28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 算法設(shè)計(jì)和分析28-34
• 3.2.1 算法描述29-32
• 3.2.2 算法分析32-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)與性能評(píng)估34-41
• 3.3.1 成簇性能35-38
• 3.3.2 能量效率38-39
• 3.3.3 覆蓋性能39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第4章 具有覆蓋和ID 分配意識(shí)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能分簇算法43-60
• 4.1 引言43
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)模型與問(wèn)題描述43-45
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型43-44
• 4.2.2 分簇問(wèn)題描述44-45
• 4.3 DEECIC 算法45-52
• 4.3.1 簇的建立階段45-47
• 4.3.2 簇首轉(zhuǎn)移階段47-52
• 4.4 仿真結(jié)果與分析52-59
• 4.4.1 端到端延遲與簇規(guī)模53-55
• 4.4.2 能量效率55-57
• 4.4.3 覆蓋性能57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果67-68
• 致謝68-69
• 作者簡(jiǎn)介69

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