一种有利位置优先的WSNs群首选择机制研究

发布时间：2018-04-07 15:24

本文选题：稳定期　切入点：阈值修正　出处：《扬州大学》2014年硕士论文

【摘要】：无线传感器网络由成百上千计传感器节点构成。2000年以后,层级化群聚的无线传感器网络在仪器寿命监测,医疗状况监测,智能灌溉,战地监控等领域均有突出贡献,促使人类生活更趋向智能化,自动化。LEACH协议是层级化群聚的典范,以轮为单位运作,一轮分为两个状态：群聚态,稳定态。每轮开始时各非群首节点感知周围数据,结束时基站收到各群首节点传送的信息。近年来科研人员不断对LEACH协议加以完善,提出诸如SEP, DEEC, PSCND等更加完备的群聚机制。首个死亡节点出现以前,无线传感器网络处于稳定监测期,此阶段越长网络可靠性越高。出现死亡节点后,WSNs对监控区域的掌控力开始减弱；剩余半数存活节点时,WSNs尚有部分监控能力；继续运作,整个网络进入弱感知期；至运作终止时,WSNs完全丧失监控能力。LEACH类协议往往注重延长网络寿命,而忽略了对稳定期的有效强化。本文试图规避上述协议各自弊端,综合他们的优势,提出一种更加合理的群首选择机制。本文机制主要改进点如下：首先,对LEACH协议与DEEC协议更新周期观测情况进行弊端分析,提出及时更新候选节点G值流程,确保每轮至少存在k个候选节点,即每轮都能选出k个群首。其次,以理论推演与实验手段共同验证DEEC协议网络寿命预估值并未贴合实际,对网络运行状况产生消极影响。进而以当前轮平均节点能量统计值取代预估值,使本文模型更加贴合实际,减少节点能源浪费。最终,考察群首至基站传输能耗,经实验证实其为群首能耗的重要组成部分,进而提出兼顾群首间距与群首基站距离的作用因子。该作用因子对不同位置节点的群首阈值产生激励或抑制效果,使分布位置合理的节点更容易做群首,分布不合理的节点更难做群首。在选择群首时,SEARCH协议使微观(各个节点)符合马太效应——抑制位置分布不佳节点做群首的概率,激励位置分布合理节点做群首的概率；宏观(整个网络能耗)符合张弓效应——前后各轮网络能耗近似相同,不出现大幅跃变,从而有效地延长网络稳定期,强化WSNs对感知区域的掌控力。SEARCH协议能够保证每轮选出最佳个数的群首,且在求最佳群首位置时取次优解,具备较低的时间成本。在各种实验环境设定下与已有协议LEACH, SEP, DEEC, PSCND-DEEC相比,SEARCH协议稳定期及半数存活节点轮数较持久,不稳定期及弱感知期较短,优势明显。
[Abstract]:The wireless sensor network consists of hundreds of sensor nodes . After 2000 , the wireless sensor network of hierarchical clustering has made great contributions in the fields of instrument life monitoring , medical condition monitoring , intelligent irrigation and field monitoring .
In the remaining half of the surviving nodes , Wulong has some monitoring capability .
continue to operate , the whole network enters a weak perception period ;
In this paper , we attempt to avoid the shortcomings of the above - mentioned protocols , and to put forward a more reasonable group head selection mechanism . In this paper , we try to avoid the shortcomings of the above - mentioned protocols , and put forward a more reasonable group head selection mechanism .
As compared with the existing protocols LEACH , SEP , DEEC and PSCND - DEEC , the SEARCH protocol can ensure that the number of surviving nodes is longer , the instability period and the weak perception period are short and the advantages are obvious .

【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.5;TP212.9

【相似文献】