分簇无线传感器网络的能耗均衡研究

发布时间：2016-11-15 14:58

  本文关键词：无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略，由笔耕文化传播整理发布。

《湖南工业大学》 2010年

分簇无线传感器网络的能耗均衡研究

胥楚贵  

【摘要】：无线传感器网络是由低成本、低功耗、具备感知、数据转发处理、存储和无线通信能力的微型传感器节点通过自组织方式形成的网络。微小的传感器节点自身配备能量有限，在许多应用场合下，更换电源是不现实的。因此，有效节约能量以延长网络的生命周期是无线传感器网络设计首要考虑的问题。 在分簇无线传感器网络中，由于簇头距离汇聚点的距离一般较远，靠近汇聚点的节点由于需要转发大量来自其它簇的数据而负担过重，过早耗尽自身能量而失效，由此产生“热点”问题。“热点问题”的出现使网络不能采集完整有用的数据，甚至不能将所采集的数据进一步传送给Sink节点,此时网络的生存周期结束,网络中遗留大量未被充分利用的能量资源。为了使网络中的能量均衡地消耗并充分利用，达到延长网络生命周期的目的，本文主要针对无线传感器网络分簇算法、传感器节点的配置、覆盖空洞的检测和修复等问题从能耗均衡方面深入了研究。主要研究内容和成果如下： 1.提出了一种无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略（Energy Balanced Scheme Based on Variable Transmission Range，EBS-BVTR）。该算法在HEED基础上考虑了分区节点通信半径。其核心思想是：将无线传感器网络进行合理分区，每个分区中具有大致相同数目的传感器节点，，分区簇的数目由分区节点的通信半径决定。节点通信半径较大的分区的簇数目较少，从而动态调整分区节点通信半径，实现能耗均衡簇结构的选择。仿真实验结果表明该算法可以把能量均衡地分摊到网络的各个节点，且具有较高的能耗效率，延长了网络寿命，减缓了网络的“热点”问题，性能优于HEED算法。 2.提出了一种最佳匹配节点策略（Best Fit Node Policy，BFNP）。其主要思想是当基站发现网络中节点失败时，首先，由初始边界节点识别覆盖空洞；初始边界节点广播信息给它的邻节点，查找覆盖空洞边界信息。接着，由邻节点广播它的覆盖空洞边界信息，如此循环下去；然后邻节点将其覆盖空洞边界信息反馈给初始边界节点，则由任意相邻两个覆盖空洞边界节点的交点连线组成一个多边形。初始边界节点开始画出多边形的最小覆盖圆，并确定其圆心；覆盖空洞边界节点识别距离覆盖空洞最小覆盖圆圆心最近的非活跃节点，激活该非活跃节点，并所有的覆盖空洞边界节点转发其信息给该新激活的节点。仿真实验结果表明了最佳匹配节点策略能保证较好的网络覆盖质量，充分利用了网络中的能量资源，延长了网络的生存时间，且性能优于覆盖空洞修补算法。

【关键词】：
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

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1 马震;刘云;沈波;;一种无线传感器网络的能耗平衡覆盖模型[J];电子与信息学报;2008年09期

2 刘安丰;吴贤佑;陈志刚;;一种基于PSO的有效能量空洞避免的无线传感器路由算法[J];计算机研究与发展;2009年04期

3 刘安丰;聂红伟;吴贤佑;肖志东;陈志刚;;基于网络效率的线性无线传感器网络优化部署算法[J];计算机科学;2009年11期

4 阳娣兰;谢政;陈挚;肖满生;徐桢;;无线传感器网络中能耗均衡的覆盖控制算法[J];计算机工程与科学;2008年12期

5 吴小兵;陈贵海;;无线传感器网络中节点非均匀分布的能量空洞问题[J];计算机学报;2008年02期

6 叶娟;许利军;刘明;郑世珏;;无线传感器网络中非均匀的最少分簇能耗均衡算法[J];计算机应用;2008年11期

7 李建中,李金宝,石胜飞;传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展[J];软件学报;2003年10期

8 蒋杰;方力;张鹤颖;窦文华;;无线传感器网络最小连通覆盖集问题求解算法[J];软件学报;2006年02期

9 沈波;张世永;钟亦平;;无线传感器网络分簇路由协议[J];软件学报;2006年07期

10 赵保华;李培龙;高存皓;周颢;;延长实时无线传感器网络生命周期的能量平衡路由[J];西安交通大学学报;2007年10期

【共引文献】

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1 秦大力;唐颖;;无线传感器网络的安全性研究[J];安防科技;2006年06期

2 何文德;杨凤年;刘光灿;;无线传感器网络在文物保护中的应用[J];安防科技;2007年07期

3 刘海波;邹涛;翁哲;;无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用[J];安防科技;2009年09期

4 霍军;刘建平;;无线传感器网络在武警部队的应用[J];安防科技;2010年03期

5 张开风;胡艳军;许耀华;姜新红;仇乐乐;王福俊;高韦;丁胜建;;WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期

6 林丽萍;;无线传感器网络节点的研究与应用[J];安徽职业技术学院学报;2010年04期

7 余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;;无线传感器网络在现代农业中的应用[J];安徽农业科学;2010年04期

8 余华;吕宁波;;基于无线传感器网络的农田信息管理系统的研究[J];安徽农业科学;2010年32期

9 冯立波;黄婷;罗桂兰;;基于WSN的森林火灾预警系统设计[J];安徽农业科学;2010年36期

10 范书平;高巍;马宝英;;一种无线温度传感器网络中节能的路由协议[J];安徽农业科学;2011年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张维勇;张芬;马学森;;基于IEEE802.15.4的一种分簇算法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

2 石为人;张阳;邓鹏程;;传感器网络局部时间同步协议研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

3 曾明;胥布工;;基于分层的传感器网络自组织拓扑控制算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

4 ;ABRC:A Self-Configuration Model for Wireless Sensor Networks[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

5 刘增力;李雯霏;龙华;朵琳;;能量相关DSR协议OPNET仿真及性能分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

6 罗旭;柴利;杨君;;无线传感器网络TTSL迭代定位算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

7 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

8 何坚;方康玲;李晓卉;韩维;;基于无线传感器网络的涉密载体智能监管系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年

9 陈传友;张在琛;;基于ADF7020-1的无线收发模块的设计与实现[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年

10 李坚;陈祥光;刘春涛;冼南宝;;TeeChart在WSN信息管理系统中的应用[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吴静;自组网稳定多层分级结构及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 张晋;无线传感器网络覆盖控制算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

4 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年

5 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

6 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

7 周鹏;水下传感器网络海上试验平台的研究与设计[D];中国海洋大学;2010年

8 张书奎;无线传感器网络中信息分发的可靠性研究[D];苏州大学;2010年

9 刘昕;基于无线传感器网络的目标跟踪系统中的算法研究[D];华中科技大学;2010年

10 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年

2 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年

3 乔田田;无线传感器网络路由协议研究[D];山东科技大学;2010年

4 骆科学;基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年

5 韩蕾;K重覆盖算法在WSN最大支持路径中的研究[D];长春理工大学;2010年

6 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年

7 闭启礼;水文传感器网络部署优化研究[D];郑州大学;2010年

8 张永琦;无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究[D];郑州大学;2010年

9 张磊;基于无线传感器网络的实验管理系统的设计与实现[D];郑州大学;2010年

10 刘兰涛;无线传感器网络中时间同步技术的研究[D];郑州大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林亚平,王雷,陈宇,张锦,陈治平,童调生;传感器网络中一种分布式数据汇聚层次路由算法[J];电子学报;2004年11期

2 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽;无线传感器网络研究进展[J];计算机研究与发展;2005年01期

3 杨文国;郭田德;赵彤;;基于动态规划的无线传感器网络的路由算法[J];计算机研究与发展;2007年05期

4 李建中;高宏;;无线传感器网络的研究进展[J];计算机研究与发展;2008年01期

5 王达山;黄刘生;徐宏力;吴俊敏;张俊霞;;基于矢量的无线传感网络能量有效配置算法[J];计算机研究与发展;2008年04期

6 吴小兵;陈贵海;;无线传感器网络中节点非均匀分布的能量空洞问题[J];计算机学报;2008年02期

7 任丰原,黄海宁,林闯;无线传感器网络[J];软件学报;2003年07期

8 刘明;龚海刚;毛莺池;陈力军;谢立;;高效节能的传感器网络数据收集和聚合协议[J];软件学报;2005年12期

9 蒋杰;方力;张鹤颖;窦文华;;无线传感器网络最小连通覆盖集问题求解算法[J];软件学报;2006年02期

10 唐勇;周明天;张欣;;无线传感器网络路由协议研究进展[J];软件学报;2006年03期

【相似文献】

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1 孙利民;叶驰;廖勇;;传感器网络的路由机制[J];计算机科学;2004年03期

2 姚向华;韩九强;;传感器网络中的传感器配置问题研究[J];信息与控制;2006年02期

3 陈红;肖军;苏洁;;基于DSP的动态传感器网络实验平台的设计和开发[J];信息与控制;2006年02期

4 刘媛;邴志刚;;基于RFID的智能仓储管理系统的研发[J];天津工程师范学院学报;2006年03期

5 李凯;;无线传感器网络协议与研究[J];中国科技信息;2007年04期

6 王日俊;刘峰;凌国宇;周金龙;;浅谈传感器的发展[J];甘肃科技纵横;2007年03期

7 丰少伟;彭鹏菲;程远国;;传感器网络的数据查询处理技术研究[J];舰船电子工程;2008年01期

8 肖德琴;冯健昭;周权;杨波;;基于高斯分布的传感器网络信誉模型[J];通信学报;2008年03期

9 张玲玉;张玉峰;李凤霞;李丽敏;;用于智能交通系统的无线传感器网络[J];硅谷;2009年15期

10 胡博;沈军;;空降作战中传感器网络需求分析[J];国防科技;2009年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的聚集算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2007年

2 解婷婷;樊小泊;陈红;;传感器网络中基于动态线路的连续查询处理[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C];2006年

3 程时端;;传感器网络[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2004年年会论文集[C];2004年

4 谢志军;陈红;;传感器网络中能量高效的区域连接算法研究[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2007年

5 姚剑波;;无线Mesh传感器网络中的位置隐私[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议（CACIS·2009）暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集（上册）[C];2009年

6 纪守领;李金宝;;基于公共子树缓存的传感器网络查询技术研究[A];第26届中国数据库学术会议论文集（B辑）[C];2009年

7 曾加;慕春棣;胡建斌;;基于博弈论的传感器网络能量平衡路由[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

8 石为人;张阳;邓鹏程;;传感器网络局部时间同步协议研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

9 张和生;潘成;杨军;贾利民;董宏辉;梁玉庆;梁乙朝;;一种面向交通状态获取传感器网络体系结构的设计与实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

10 房栋;李宇;尹力;黄海宁;;水声传感器网络MAC协议研究与实现[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 杨志杰;[N];中国建设报;2010年

2 布轩;[N];中国电子报;2009年

3 许泳;[N];计算机世界;2007年

4 记者 过国忠　通讯员 王楠;[N];科技日报;2010年

5 ;[N];网络世界;2006年

6 记者 过国忠;[N];科技日报;2011年

7 本报记者 吴磊;[N];通信产业报;2009年

8 工业和信息化部 通信科技委委员 侯自强;[N];计算机世界;2009年

9 本报记者 韩义雷　过国忠;[N];科技日报;2009年

10 通讯员　 张兰 记者　 赵凤华;[N];科技日报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年

2 王越超;中高速传感器网络服务质量保障关键技术研究[D];广东工业大学;2012年

3 张可;无线移动自组织及传感器网络中若干问题的研究[D];电子科技大学;2010年

4 匡哲君;无线传感器网络节能策略的研究[D];吉林大学;2014年

5 吴晓培;传感器网络的部署以及节能研究[D];电子科技大学;2012年

6 易叶青;传感器网络中基于数字水印的安全数据收集机制[D];湖南大学;2011年

7 张晓丽;光纤结构健康监测系统及其传感器网络可靠性研究[D];南京航空航天大学;2012年

8 郜帅;移动传感器网络高效数据收集机制研究[D];北京交通大学;2010年

9 崔筱宁;基于传感器网络的扩散型事件监测技术研究[D];中国科学技术大学;2010年

10 解文斌;面向监测应用的传感器网络关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘斌;跨层优化技术在传感器网络中的研究与应用[D];太原理工大学;2011年

2 李白莉;改进DV-Hop算法在随机传感器网络中的应用研究[D];太原科技大学;2011年

3 刘广;基于NS2的无线多媒体传感器网络多路径路由算法仿真与实现[D];陕西师范大学;2010年

4 沈昊为;传感器网络中基于Voronoi网格的快速覆盖判定算法研究[D];湖南大学;2010年

5 彭蓓雷;基于低时延和区分服务的中高速传感器网络QoS保证MAC协议研究[D];广东工业大学;2011年

6 沈卓;基于虚拟MIMO的无线温室测控系统传感器网络结构研究[D];江苏大学;2010年

7 王岩;基于流场守恒律模型的传感器网络路由技术研究[D];南京理工大学;2010年

8 王肯生;电力载波传感器网络路由算法的研究[D];中国石油大学;2010年

9 何鎏;基于嵌入式系统和现场总线的多参量传感器网络研究[D];上海交通大学;2011年

10 张军;非均匀无线多媒体传感器网络路由算法及其仿真与研究[D];陕西师范大学;2010年

  本文关键词：无线传感器网络通信半径动态调整的能耗均衡策略，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：175806