无线传感器网络能量有效性研究

发布时间：2017-12-23 08:20

  本文关键词：无线传感器网络能量有效性研究　出处：《华中师范大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：无线传感器网络(WSN)是一种主要面向任务的智能网络系统,其具有自组织性,它的主要功能是感知、采集、处理和传输网络中的数据等。WSN具有相当广阔的应用前景,目前已在民用、军事和工业等诸多领域投入使用。由于其存在巨大的科学研究意义以及应用价值,在世界各国已受到了工业界、军事国防和学术界等领域极大的关注和重视。WSN中的节点通常使用电池供电,能量十分有限,且为传感器节点更换电池或者补充电量几乎是不可能的。由于能量对整个WSN的生命周期具有决定性的影响,因此如何优化网络中的能耗使其能量得到有效利用已是当前WSN急需解决的问题。本文对提高WSN能量效率的数据压缩、睡眠调度、数据融合、拓扑控制、能量收集、能量高效路由设计、功率控制等方法进行了阐述。对无线传感器网络中节点的各功能模块和网络协议栈中的各层分别进行了能耗分析,分别提出了相应的节能策略。本文在基于无线传感器网络能量有效性研究的基础上,对经典的基于多簇结构的LEACH协议进行了研究,针对本文中提出的不足,对LEACH算法进行了改进,其改进算法的主要工作如下：首先,改进算法中将节点的剩余能量作为权重参数引入到簇头选举方案中,使剩余能量偏多的节点有更大的概率当选簇头,从而有效均衡网络能耗。其次,改进算法中引入最优簇头数的概念并对其数量进行计算,以避免监测覆盖区域中簇头个数过多或过少的问题。再次,当簇头与基站采用多跳通信的形式进行数据传输时,将权值函数引入到簇头节点的下一跳路由节点选择方案中,以节省网络的整体能耗。最后,在MTALAB平台上进行仿真实验,并对LEACH算法及其改进算法的性能进行比较与分析。实验结果表明,改进算法能有效均衡整个网络的负载和能耗,较显著地延长网络的生命周期。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】

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本文编号：1323137