基于成簇算法优化的无线传感器网络路由协议
发布时间：2021-07-09 09:07
无线传感器网络（WSN）由大量随机部署在监测区域内的传感器节点组成。因其具有自组织性和低功耗性,应用前景十分广阔。但是传感器节点能量有限,并且很难补给,所以如何减少网络能耗,最大限度地延长网络生命周期成为研究的关键问题。而分簇路由协议作为无线传感器网络有效的能量优化策略,具有重要的研究意义。该文以现有分簇路由协议为基础,对成簇算法进行了优化改进,并对改进算法的可行性与性能进行了实验仿真。首先,在网络初始化阶段,在簇间单跳的基础上推导了簇间多跳方式下的最优簇头数的计算公式,分为簇间数据融合和不融合两种情况,优化了最优簇头数的计算。确定节点的竞争半径时,在原有的根据距离自适应调整半径的基础上添加了节点度因素,并引入调节系数,控制竞争半径的波动范围,改善了簇结构不合理的问题,降低了网络的能量消耗。其次,在成簇阶段,进行簇头选举时,为每个节点定义了一个权值函数,权值的定义包括剩余能量,能耗速度、节点度以及节点到基站的距离。节点根据权值和竞争半径以竞选的方式成为簇头,保证了簇头分布的合理性以及簇头数量的稳定性。进行簇头轮换时,不再每轮全网重新选簇,而是根据能量的动态变化分为全网选举和簇内选举,避...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无线传感器网络的研究现状
1.2.2 无线传感器网络路由协议的研究现状
1.3 本文主要的工作内容及组织结构
第2章 无线传感器网络及其路由协议概述
2.1 无线传感器网络概述
2.1.1 无线传感器网络的体系结构
2.1.2 传感器节点的结构
2.1.3 无线传感器网络的协议栈
2.1.4 无线传感器网络的特征
2.1.5 无线传感器网络的应用
2.2 无线传感器网络路由协议概述
2.2.1 无线传感器网络路由协议的分类
2.2.2 无线传感器网络路由协议的性能比较
2.3 本章小结
第3章 成簇算法优化的非均匀分簇路由协议
3.1 引言
3.2 RPBUC算法的网络模型与能耗模型
3.2.1 网络模型
3.2.2 无线通信能耗模型
3.3 RPBUC算法初始化
3.3.1 网络层次划分
3.3.2 最优簇头数计算
3.3.3 竞争半径计算
3.4 RPBUC算法的成簇机制
3.4.1 簇头选举
3.4.2 节点入簇
3.4.3 簇头轮换
3.5 RPBUC算法的孤立节点处理方法
3.6 RPBUC算法的数据传输机制
3.7 本章小结
第4章 改进路由协议的实验仿真与结果分析
4.1 仿真环境
4.2 性能评价指标
4.3 算法可行性分析
4.3.1 层次划分距离可行性分析
4.3.2 最优分簇数目可行性分析
4.3.3 竞争半径可行性分析
4.3.4 簇头选举可行性分析
4.3.5 簇头轮换可行性分析
4.3.6 孤立节点处理方法可行性分析
4.4 算法性能分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态簇半径的非均匀分簇算法[J]. 熊炼,叶建光,刘晓彤. 无线电通信技术. 2017(01)
[2]基于能量迭代的无线传感器网络非均匀分簇路由算法[J]. 李建坡,董子奇. 计算机应用研究. 2017(03)
[3]基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议[J]. 黄廷辉,伊凯,崔更申,王玉良. 计算机应用. 2016(01)
[4]无线传感器网络中一种新的非均匀分簇路由协议[J]. 廖福保,张文梅,李向阳,李蓉. 小型微型计算机系统. 2015(06)
[5]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君. 电子与信息学报. 2013(01)
[6]无线传感器网络低功耗自适应分簇协议[J]. 李玲,王林,张飞鸽,王晓哲. 计算机应用. 2012(10)
[7]能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议[J]. 蒋畅江,石为人,唐贤伦,王平,向敏. 软件学报. 2012(05)
[8]无线传感器网络研究进展[J]. 丁洪伟,赵东风,高扬水,赵南山. 实验科学与技术. 2011(06)
[9]无线传感器网络改进的LEACH-ID算法[J]. 施叶玲,陈彬兵. 计算机应用. 2011(02)
[10]无线传感器网络研究现状与应用[J]. 司海飞,杨忠,王珺. 机电工程. 2011(01)
博士论文
[1]基于分簇结构的无线传感器网络节能路由协议研究[D]. 杨柳.重庆大学 2016
硕士论文
[1]基于分簇的无线传感器网络路由协议的研究与改进[D]. 苏真真.吉林大学 2016
[2]基于能量均衡的半静态分簇路由算法研究[D]. 祝敏.安徽理工大学 2016
[3]基于簇结构优化的无线传感器网络非均匀分簇路由算法[D]. 霍俊元.东北电力大学 2016
[4]基于能耗均衡的无线传感器网络路由协议研究[D]. 刘静.沈阳工业大学 2016
[5]基于PEGASIS的无线传感器网络路由协议的研究与改进[D]. 龙隆.太原理工大学 2015
[6]基于博弈论能耗均衡的WSN分层路由算法研究[D]. 孙庆中.西华大学 2015
本文编号：3273459
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无线传感器网络的研究现状
1.2.2 无线传感器网络路由协议的研究现状
1.3 本文主要的工作内容及组织结构
第2章 无线传感器网络及其路由协议概述
2.1 无线传感器网络概述
2.1.1 无线传感器网络的体系结构
2.1.2 传感器节点的结构
2.1.3 无线传感器网络的协议栈
2.1.4 无线传感器网络的特征
2.1.5 无线传感器网络的应用
2.2 无线传感器网络路由协议概述
2.2.1 无线传感器网络路由协议的分类
2.2.2 无线传感器网络路由协议的性能比较
2.3 本章小结
第3章 成簇算法优化的非均匀分簇路由协议
3.1 引言
3.2 RPBUC算法的网络模型与能耗模型
3.2.1 网络模型
3.2.2 无线通信能耗模型
3.3 RPBUC算法初始化
3.3.1 网络层次划分
3.3.2 最优簇头数计算
3.3.3 竞争半径计算
3.4 RPBUC算法的成簇机制
3.4.1 簇头选举
3.4.2 节点入簇
3.4.3 簇头轮换
3.5 RPBUC算法的孤立节点处理方法
3.6 RPBUC算法的数据传输机制
3.7 本章小结
第4章 改进路由协议的实验仿真与结果分析
4.1 仿真环境
4.2 性能评价指标
4.3 算法可行性分析
4.3.1 层次划分距离可行性分析
4.3.2 最优分簇数目可行性分析
4.3.3 竞争半径可行性分析
4.3.4 簇头选举可行性分析
4.3.5 簇头轮换可行性分析
4.3.6 孤立节点处理方法可行性分析
4.4 算法性能分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动态簇半径的非均匀分簇算法[J]. 熊炼,叶建光,刘晓彤. 无线电通信技术. 2017(01)
[2]基于能量迭代的无线传感器网络非均匀分簇路由算法[J]. 李建坡,董子奇. 计算机应用研究. 2017(03)
[3]基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议[J]. 黄廷辉,伊凯,崔更申,王玉良. 计算机应用. 2016(01)
[4]无线传感器网络中一种新的非均匀分簇路由协议[J]. 廖福保,张文梅,李向阳,李蓉. 小型微型计算机系统. 2015(06)
[5]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君. 电子与信息学报. 2013(01)
[6]无线传感器网络低功耗自适应分簇协议[J]. 李玲,王林,张飞鸽,王晓哲. 计算机应用. 2012(10)
[7]能量均衡的无线传感器网络非均匀分簇路由协议[J]. 蒋畅江,石为人,唐贤伦,王平,向敏. 软件学报. 2012(05)
[8]无线传感器网络研究进展[J]. 丁洪伟,赵东风,高扬水,赵南山. 实验科学与技术. 2011(06)
[9]无线传感器网络改进的LEACH-ID算法[J]. 施叶玲,陈彬兵. 计算机应用. 2011(02)
[10]无线传感器网络研究现状与应用[J]. 司海飞,杨忠,王珺. 机电工程. 2011(01)
博士论文
[1]基于分簇结构的无线传感器网络节能路由协议研究[D]. 杨柳.重庆大学 2016
硕士论文
[1]基于分簇的无线传感器网络路由协议的研究与改进[D]. 苏真真.吉林大学 2016
[2]基于能量均衡的半静态分簇路由算法研究[D]. 祝敏.安徽理工大学 2016
[3]基于簇结构优化的无线传感器网络非均匀分簇路由算法[D]. 霍俊元.东北电力大学 2016
[4]基于能耗均衡的无线传感器网络路由协议研究[D]. 刘静.沈阳工业大学 2016
[5]基于PEGASIS的无线传感器网络路由协议的研究与改进[D]. 龙隆.太原理工大学 2015
[6]基于博弈论能耗均衡的WSN分层路由算法研究[D]. 孙庆中.西华大学 2015
本文编号：3273459
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