无线传感器网络分簇路由算法研究

发布时间：2017-04-13 14:07

  本文关键词：无线传感器网络分簇路由算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 由传感器、微机电系统和网络三大技术融合而形成的无线传感器网络采用了全新的信息获取和处理技术,可广泛用于军事、国家安全、环境科学、交通管理、反恐维和以及灾害预测等领域,其巨大的科学意义和应用价值,已经引起了学术界、工业界和军事部门的极大关注,各种面向具体应用的无线传感器网络路由协议应运而生。 论文首先对无线传感器网络目前的研究状况进行了阐述,接着对无线传感器网络路由协议进行了综述。无线传感器网络自组织路由算法分为基于平面结构的算法和基于层次结构的算法。层次结构与平面结构相比,在网络管理、系统扩展性、降低系统开销、提高网络吞吐能力以及QoS支持等各方面都存在明显的优势。所以,随着应用的增加,大规模的无线传感器网络逐渐呈现出层次化的趋势,基于层次型结构的自组织分簇路由算法是目前研究的重点。 论文第三部分研究了无线传感器网络的分布式分簇路由算法。在簇首选举算法、成簇算法和簇内通信算法这三方面提出了新的算法。 第三章首先证明了经典LEACH算法的不确定性将会导致某些节点过快耗尽电池能量而缩短网络生存期。在此基础上设计了一种适用于无线传感器网络的基于节点剩余能量的簇首选举算法,该算法在簇首的选举过程中,充分考虑到簇首节点的耗能性,让剩余能量比较多的节点有更大的概率当选簇首,仿真结果表明该算法均衡了整个网络的能量,有效地延长了系统生命,提高了网络的能耗效率。 第四章分析了传统分簇算法网络成簇算法的不足,选择以节点与簇首的距离和簇首能量剩余值为参数的复合距离来确定节点的簇归属,同时由于簇首在簇通信中的重要性,我们在每个簇中选择备用簇首,来增加簇通信的稳定性。当网络中原簇首的能量低于一定数量值时,备用簇首将被自动切换为新簇首,原簇首将被切换为备用簇首,理论分析和仿真结果一致表明本算法明显延长了无线传感器网络的生存周期。 第五章分析了传统分簇算法簇内通信定长时隙的不足,如果设置得太短,就会导致簇内节点在活跃-睡眠状态之间频繁来回切换,将损耗更多的来回切换时的能量;如果设置得太长,在每个时隙数据包发送完毕,发送节点和簇首就都处于空闲状态,空闲等待的能量将得到损耗。传感器网络的数据流是不断变化的,针对以上的不足和数据流的特点,提出了一种无线传感器网络中基于自适应流量的TDMA分簇算法簇内通信算法,该算法根据当前节点数据流量的变化,自适应地调整该节点在其簇中的时隙长度,减少节点空闲时消耗的能量和节点从睡眠到活跃状态来回切换的能量。仿真结果表明,运用这种算法,可以节省节点的能量,提高网络的生存时间。 在最后部分,总结了全文,展望了未来的研究方向。
【关键词】：无线传感器网络 自组织路由算法 分簇算法 网络生存时间 低能耗
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 缩略语说明9-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 无线传感器网络12-19
• 1.1.1 无线传感器网络体系结构13-15
• 1.1.2 无线传感器网络的特点与挑战15-17
• 1.1.3 无线传感器网络的应用17-19
• 1.2 研究现状19-24
• 1.2.1 研究热点与关键技术19-23
• 1.2.2 其它关键技术23-24
• 1.3 本论文的研究工作24-25
• 1.4 论文组织结构25-26
• 第二章 无线传感器网络路由算法26-43
• 2.1 无线传感器网络组织结构26-28
• 2.2 自组织路由算法28-35
• 2.3 层次型结构的自组织路由算法研究现状35-42
• 2.3.1 分簇算法35-41
• 2.3.2 其他相关支撑技术的研究41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第三章 负载均衡的簇首选举算法43-53
• 3.1 LEACH 算法的分析43-47
• 3.1.1 LEACH 算法的描述43-44
• 3.1.2 LEACH 算法的不足44-47
• 3.2 算法设计47-52
• 3.2.1 网络模型47-48
• 3.2.2 基本思路48
• 3.2.3 算法描述48-50
• 3.2.4 实验结果与数据分析50-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 基于复合距离的簇首备份成簇算法53-60
• 4.1 LEACH 中成簇算法的不足53-54
• 4.2 算法设计54-59
• 4.2.1 基本思路54
• 4.2.2 算法的描述54-56
• 4.2.3 实验结果与数据分析56-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第五章 流量自适应的簇内通信算法60-69
• 5.1 LEACH 簇内通信算法描述与分析60
• 5.2 算法设计60-68
• 5.2.1 算法的描述61-63
• 5.2.2 节点能量分析63-65
• 5.2.3 实验结果与数据分析65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 全文工作总结69
• 6.2 进一步的工作展望69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间发表的学术论文目录77-78

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 罗桂兰;张陈莉;许艺东;左国超;冯立波;;基于物联网的智能温室实时监测系统设计[J];安徽农业科学;2012年07期

2 罗桂兰;左国超;冯立波;;基于无线传感器网络的实时阈值路由算法(英文)[J];Agricultural Science & Technology;2012年04期

3 虞月;袁家斌;;多路径自组织无线传感器网络平衡路由算法[J];计算机与数字工程;2013年02期

  本文关键词：无线传感器网络分簇路由算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：303755