基于ZigBee分簇算法能量优化的设计与实现

发布时间：2017-04-23 19:04

  本文关键词：基于ZigBee分簇算法能量优化的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线传感器网络技术的不断发展和完善,越来越多的领域需要用到这项技术,因此世界各国都将其作为重点科研领域。然而随着其应用领域日渐增多,其节点携带电量有限,容易造成网络的寿命短等问题也凸显出来,这些问题严重的制约了无线传感器网络技术的广泛应用。如何利用路由协议降低节点能耗、平衡整个网络的能耗一直都是相关领域研究的热门课题。LEACH算法是现在无线传感器网络中比较经典且被广泛使用的一种路由算法,它在改善节点能耗问题方面效果明显。不过该算法也存在诸如:簇头是随机生成、簇头在选举时没有将当前节点的剩余能量作为参考条件,而且簇头在整个网络中分布的均衡性不好等问题。这些问题易造成网络的能耗不均衡,进而会影响网络的寿命。本文采用理论分析和仿真验证相结合的方法对LEACH算法进行改进,提出LEACH-PDQ算法。通过在其成簇过程引入粒子群算法求得最佳簇头数、双簇头传输数据并采用数据融合以及多跳和单跳相结合的传输方式,不仅使簇头的选举更科学、簇的规模和分布更合理同时还能均衡网络中节点的能耗,延长网络的寿命。仿真实验使用了MATLAB软件对路由协议的几个重要性能指标进行仿真。并将改进后的LEACH-PDQ算法与LEACH算法的指标进行对比,实验结果表明,改进后的方法不仅分簇更加均匀合理、有效地减少了网络的能量开销,而且能够使均衡能量消耗,同时延长了网络的工作寿命。
【关键词】：LEACH 粒子群算法 均衡能量 网络寿命
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 论文目的及意义13-14
• 1.4 本文内容结构14-15
• 1.4.1 本文主要内容14
• 1.4.2 本文组织结构14-15
• 第二章 Zigbee的相关技术15-24
• 2.1 无线传感器网络15-19
• 2.1.1 无线传感器网络概述15
• 2.1.2 无线传感器网络的体系结构15-16
• 2.1.3 无线传感器网络的特点16-17
• 2.1.4 无线传感器网络的关键技术17-19
• 2.2 ZigBee技术简介19-23
• 2.2.1 ZigBee概述19-20
• 2.2.2 ZigBee协议栈的分层架构20-22
• 2.2.3 ZigBee无线传感器网络面临的挑战22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 ZigBee路由算法研究24-34
• 3.1 WSN路由协议概述24
• 3.2 无线传感器网络路由协议分类24-25
• 3.3 无线传感器网络典型路由算法分析25-31
• 3.3.1 平面型路由算法25-29
• 3.3.2 层次型路由算法29-31
• 3.4 典型路由算法的比较31-33
• 3.4.1 几种平面型路由算法的性能比较31-32
• 3.4.2 几种层次型路由算法的性能比较32-33
• 3.5 算法的改进方向33
• 3.6 本章小结33-34
• 第四章 LEACH算法的研究及改进34-45
• 4.1 LEACH算法34-38
• 4.1.1 LEACH算法简介34
• 4.1.2 LEACH算法的物理模型34-35
• 4.1.3 初始化阶段35-37
• 4.1.4 稳定传输阶段37
• 4.1.5 LEACH算法优缺点分析37-38
• 4.2 针对LEACH算法的改进38-43
• 4.2.1 确定最佳簇头数量38-39
• 4.2.2 选取最优簇头39-42
• 4.2.3 簇头的选举42-43
• 4.3 簇的形成以及数据传输43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 仿真实验分析与对比45-51
• 5.1 仿真实验参数及其环境45
• 5.2 性能评价指标45-46
• 5.3 仿真结果比较与分析46-50
• 5.4 本章小结50-51
• 结束语51-52
• 参考文献52-54
• 发表文章54-55
• 致谢55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 白凤娥;李环;;能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇算法的研究[J];计算机与数字工程;2012年01期

2 杨永雷;朱军;;无线传感器网络中异步成簇算法的研究[J];计算机技术与发展;2010年02期

3 蔡镔;陈向东;李湃;韦建超;;一种新型双簇头分簇算法的性能研究[J];微电子学与计算机;2009年03期

4 杜风雷;;基于LEACH的改进型无线传感器网络路由算法研究[J];微电子学与计算机;2010年08期

5 杨显辉;任洪娥;景维鹏;;一种能量感知无线传感器网络可靠协议研究[J];微电子学与计算机;2010年08期

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本文编号：322851