無線傳感器網(wǎng)絡動態(tài)成簇節(jié)能路由算法研究

【摘要】： 微電子、無線通信、微處理器以及微機系統(tǒng)等技術(shù)的進步,推動了無線傳感器網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡不需要固定網(wǎng)絡支持,具有快速展開、抗毀性強等特點,可以廣泛應用到軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療救護等領(lǐng)域,已引起了工業(yè)界和學術(shù)界的高度重視。簇首選舉和能量消耗是層次式無線傳感器網(wǎng)絡的兩個重要問題。本文主要研究了無線傳感器網(wǎng)絡能量高效的簇首選舉算法。 首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念、體系結(jié)構(gòu)、特點以及應用;然后介紹了無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的特點,設計要求和性能指標,并對現(xiàn)有的各種無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議進行對比研究,總結(jié)了它們的優(yōu)缺點。 本文深入研究了典型的分簇式路由協(xié)議一LEACH,并對其進行了改進。LEACH協(xié)議簇首節(jié)點的產(chǎn)生具有隨機性,可能會選舉剩余能量很少的節(jié)點為簇首節(jié)點,加速節(jié)點的死亡?；谑Ｓ嗄芰康拇厥走x舉算法選舉剩余能量最多的節(jié)點為簇首節(jié)點,能在一定程度上解決該問題,但是對于網(wǎng)絡總能量的估算需要消耗許多能量。本文改進了現(xiàn)有的基于剩余能量的簇首選舉算法,并結(jié)合簇首輪換機制,節(jié)點能耗減少,同時改進的網(wǎng)絡總能量估算機制節(jié)省了能量,模擬仿真顯示改進算法能有效提高傳感器網(wǎng)絡性能。 最后針對LEACH協(xié)議的不足之處做了進一步改進。改進算法以簇首的平均能耗和節(jié)點剩余能量為依據(jù)來選舉簇首。如果節(jié)點的剩余能量少于簇首的平均能耗則該節(jié)點不適宜在本輪中競選簇首,從而防止個別節(jié)點因能耗過快而死亡。為了使節(jié)點始終保持在最高能量狀態(tài),延長網(wǎng)絡生存時間,本文提出了次簇首的概念。在簇首選舉產(chǎn)生后,每個簇的成員節(jié)點在假設自己為簇首的情況下,根據(jù)一輪結(jié)束后剩余能量的多少來選舉產(chǎn)生次簇首。仿真結(jié)果顯示改進算法能有效節(jié)省網(wǎng)絡能耗,延長網(wǎng)絡生存時間。 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡 分簇式路由協(xié)議 LEACH 簇首選舉算法 次簇首
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第—章 緒論9-20
• 1.1 研究背景9
• 1.2 無線傳感網(wǎng)絡簡介9-17
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡的概念9-11
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)12-14
• 1.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡的特點14-15
• 1.2.5 無線傳感器網(wǎng)絡的應用15-17
• 1.3 國內(nèi)外研究進展17-18
• 1.4 主要研究工作18-19
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)19-20
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議20-31
• 2.1 傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議與傳統(tǒng)路由協(xié)議的區(qū)別20
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的特點20-21
• 2.3 路由協(xié)議的設計要求和性能指標21-22
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議分類22
• 2.5 平面型路由協(xié)議22-25
• 2.5.1 Flooding與Gossiping22-23
• 2.5.2 SPIN23-24
• 2.5.3 定向擴散(Directed Difusion)24-25
• 2.6 層次型路由協(xié)議25-29
• 2.6.1 LEACH26-27
• 2.6.2 HEED27
• 2.6.3 TEEN27-28
• 2.6.4 PEGASIS和Hierarchical-PEGASIS28-29
• 2.7 路由協(xié)議性能比較29
• 2.8 分簇路由協(xié)議的優(yōu)勢及不足29-30
• 2.9 本章小結(jié)30-31
• 第三章 LEACH協(xié)議及其改進算法RLEACH31-46
• 3.1 研究背景31
• 3.2 條件假設31-32
• 3.3 LEACH算法的物理模型32-33
• 3.4 LEACH協(xié)議具體實現(xiàn)33-35
• 3.5 簇首選舉算法35-37
• 3.6 改進算法RLEACH37-43
• 3.6.1 最優(yōu)簇首個數(shù)選取38-41
• 3.6.2 改進的簇首選舉算法41-43
• 3.7 實驗仿真43-45
• 3.8 小結(jié)45-46
• 第四章 ILEACH算法及其仿真46-57
• 4.1 問題描述46
• 4.2 改進的簇首選舉算法46-48
• 4.3 改進協(xié)議的詳細分析48-50
• 4.4 改進簇形成算法的能量分析50-52
• 4.5 模擬實驗與性能評價52-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57
• 5.2 展望57-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-64
• 攻讀學位期間參加的科研項目和成果64

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