無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能通信技術(shù)研究

【摘要】： 融合了傳感器技術(shù),通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)組成的自組織網(wǎng)絡(luò),集數(shù)據(jù)的采集、傳輸、融合分析于一體,并在環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、交通管理、軍事偵察等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議以及網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)壓縮算法一直是研究的熱點(diǎn),但已有路由協(xié)議在簇頭節(jié)點(diǎn)選擇、簇大小限制以及傳輸距離等方面考慮的并不完善,而且已有壓縮算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的壓縮效果很不理想,因此,有必要進(jìn)一步研究有效、節(jié)能的路由協(xié)議和網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)壓縮算法。 本文重點(diǎn)研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議以及網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的壓縮傳輸,提出多級(jí)環(huán)形分簇路由協(xié)議MCBR,并在MCBR協(xié)議基礎(chǔ)上提出基于小波方法的分布式時(shí)空數(shù)據(jù)壓縮算法DCMWT。具體工作如下: (1)介紹無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)中流數(shù)據(jù)的特征,分析比較當(dāng)前流行的、有代表性的路由算法及其優(yōu)缺點(diǎn),總結(jié)小波相關(guān)理論與技術(shù),為后續(xù)研究提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 (2)根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身特性,分析已有路由協(xié)議優(yōu)缺點(diǎn),提出多級(jí)環(huán)形分簇路由協(xié)議MCBR。MCBR協(xié)議綜合考慮簇頭節(jié)點(diǎn)的選擇、簇大小的限制、節(jié)點(diǎn)能耗的均衡以及傳輸距離的影響等方面因素,建立具有等級(jí)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)路由結(jié)構(gòu),目的是構(gòu)造健壯以及能量消耗均衡的傳感器網(wǎng)絡(luò)。仿真實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)比已有算法,該方法有效地減少了節(jié)點(diǎn)能量消耗,延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命。 (3)根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中流數(shù)據(jù)的特征,在MCBR路由協(xié)議下,提出分布式時(shí)空數(shù)據(jù)壓縮算法DCMWT。該算法利用小波方法在時(shí)間與空間方向上壓縮傳感器節(jié)點(diǎn)收集到的傳感數(shù)據(jù),并使用量化與編碼技術(shù)處理小波系數(shù),然后,用處理過(guò)的小波系數(shù)代替原始數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。在傳輸?shù)倪^(guò)程中,DCMWT算法使用計(jì)數(shù)器來(lái)解決數(shù)據(jù)包復(fù)制產(chǎn)生的錯(cuò)誤問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雖然DCMWT壓縮算法耗費(fèi)了少量的能量,但是減少了大量的傳輸能耗,充分表明此算法的可行性,進(jìn)一步延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命。 【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 路由協(xié)議 多級(jí)環(huán)形分簇 小波 數(shù)據(jù)壓縮
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況12-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)14
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 第二章 相關(guān)理論與技術(shù)分析16-34
• 2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及流數(shù)據(jù)特征16-21
• 2.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀16-18
• 2.1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成及特征18-21
• 2.1.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)流數(shù)據(jù)特征21
• 2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分析比較21-28
• 2.2.1 定向擴(kuò)散路由協(xié)議(DD)21-23
• 2.2.2 LEACH協(xié)議23-24
• 2.2.3 TREEPSI路由協(xié)議24-25
• 2.2.4 PEGASIS路由協(xié)議25-26
• 2.2.5 路由協(xié)議分析比較26-28
• 2.3 小波相關(guān)理論28-33
• 2.3.1 多分辨分析29
• 2.3.2 Mallat算法29-31
• 2.3.3 整數(shù)小波31-33
• 2.4 小結(jié)33-34
• 第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多級(jí)環(huán)形分簇路由協(xié)議(MCBR)34-49
• 3.1 問題描述34-36
• 3.1.1 傳輸距離對(duì)能量消耗的影響問題34-35
• 3.1.2 節(jié)點(diǎn)間能量消耗均衡問題35-36
• 3.1.3 簇頭節(jié)點(diǎn)選擇問題36
• 3.2 相關(guān)定義36-41
• 3.3.1 MCBR建環(huán)37-39
• 3.3.2 路由建立39-41
• 3.4 MCBR協(xié)議分析41-42
• 3.5 實(shí)驗(yàn)仿真與分析42-48
• 3.5.1 OPNET仿真軟件介紹43
• 3.5.2 仿真參數(shù)設(shè)置43-44
• 3.5.3 路由算法性能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)44-45
• 3.5.4 仿真結(jié)果及分析45-48
• 3.6 小結(jié)48-49
• 第四章 基于MCBR路由協(xié)議的分布式時(shí)空數(shù)據(jù)壓縮算法49-63
• 4.1 問題描述50-51
• 4.1.1 單節(jié)點(diǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸能耗問題50
• 4.1.2 節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸能耗問題50-51
• 4.2 5/3整數(shù)小波原理51-53
• 4.3 分布式時(shí)空數(shù)據(jù)壓縮算法(DCMWT)53-58
• 4.3.1 DCMWT算法過(guò)程53-55
• 4.3.2 量化55
• 4.3.3 編碼55-56
• 4.3.4 小波系數(shù)包復(fù)制策略56-58
• 4.4 實(shí)驗(yàn)仿真與分析58-62
• 4.4.1 仿真參數(shù)設(shè)置58-59
• 4.4.2 算法性能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)59-60
• 4.4.3 仿真結(jié)果及分析60-62
• 4.5 小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63-64
• 5.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況70

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