WSN中地理能量感知路由协议的研究与改进

发布时间：2017-08-30 08:29

  本文关键词：WSN中地理能量感知路由协议的研究与改进

  更多相关文章： 无线传感器网络 地理能量感知路由协议 能量消耗 网络生命周期

【摘要】：无线传感器网络(WSN)中节点的能量有限性、如何降低网络能量消耗和延长网络的生命周期是自WSN出现以来的重点研究问题。WSN的路由协议常常会因为节点能量耗尽失效导致整个网络失效,本文从路由协议的层面来研究如何降低能量消耗以及延长网络生命周期。重点研究WSN中的地理能量感知路由协议遭遇路由空洞和短暂路由环现象。本文提出两种不同的改进算法,小规模网络下改进的地理能量感知路由协议(SGEAR)和改进的地理能量感知路由协议(MGEAR)。从不同的角度和侧重点对地理能量感知路由协议算法进行改进,提高节点利用率、降低网络能量消耗、避免路由空洞现象和延长网络生命周期。论文的主要工作如下:1、研究并分析WSN研究背景及现状,主要特点和应用。其次,探讨了WSN路由协议当前的主要问题。2、针对地理能量感知路由协议的路由空洞和路由环问题,在小规模网络的特定场景下提出改进算法SGEAR。通过在距离和能量之间的折衷平衡,获得新的代价函数计算公式,选择最优的路由路径。SGEAR算法避免了节点修改自身代价值后,广播消息的不及时造成的短暂路由环现象,通过在距离和能量之间的折中平衡来更好的优化路由协议。提高了时效性,减少路由空洞个数,进一步降低网络能量消耗,延长网络的生命周期,更适合特定场景下小规模网络中的WSN的应用。3、针对地理能量感知路由协议的出现空洞节点、节点利用率低的问题,提出MGEAR算法。该算法根据能量比例函数而不是传统的能量消耗函数来选择下一跳节点,初始能量与传输数据消耗的能量的比值越大,该节点在被选为下一跳节点时的可能性更大,相比其他节点,该节点越具有承担数据传输任务的能力。MGEAR改进算法不仅避免了节点成为空洞节点,更充分利用了部署在网络拓扑中的全部节点,提高整个网络内节点的使用率,数据传输过程中活跃的节点数目更多。同时,网络拓扑中的死亡节点数目减少,避免路由空洞以及路由循环情况,进一步延长了网络生命周期。
【关键词】：无线传感器网络 地理能量感知路由协议 能量消耗 网络生命周期
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及现状9-10
• 1.2 无线传感器网络结构10-11
• 1.3 无线传感器网络特点11-13
• 1.4 无线传感器网络协议栈13-14
• 1.5 无线传感器网络的应用14-16
• 1.6 本文主要研究内容16-17
• 1.7 本文结构安排17-19
• 第二章 无线传感器网络的路由协议及相关理论19-33
• 2.1 基本特征19-20
• 2.2 性能指标20
• 2.3 分类20-29
• 2.3.1 基于聚簇的层次路由协议22-24
• 2.3.2 数据中心的路由协议24-25
• 2.3.3 基于地理位置的路由协议25-28
• 2.3.4 几类路由协议的性能比较28-29
• 2.4 路由问题的相关数学理论29-32
• 2.4.1 路径相关定义29
• 2.4.2 最优化方法29-31
• 2.4.3 图论31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 地理能量感知路由协议的改进算法33-46
• 3.1 地理能量感知路由协议基本原理33-34
• 3.2 地理能量感知路由协议数据传输的两个阶段34-36
• 3.2.1 阶段1数据发往目标区域34-35
• 3.2.2 阶段2域内转发35-36
• 3.3 地理能量感知路由协议存在的问题36
• 3.4 小规模网络下改进的地理能量感知路由协议SGEAR36-43
• 3.4.1 SGEAR算法的提出37-38
• 3.4.2 SGEAR算法的思想38-41
• 3.4.3 SGEAR算法的步骤41-43
• 3.5 改进的地理能量感知路由协议MGEAR43-44
• 3.5.1 MGEAR算法的提出43-44
• 3.5.2 MGEAR算法的思想44
• 3.6 本章小结44-46
• 第四章 两种改进算法的仿真测试及性能分析46-59
• 4.1 小规模网络下改进的地理能量感知路由协议SGEAR46-55
• 4.1.1 SGEAR算法的仿真46-47
• 4.1.2 SGEAR算法的性能分析47-54
• 4.1.3 SGEAR算法小结54-55
• 4.2 改进的地理能量感知路由协议MGEAR55-58
• 4.2.1 MGEAR算法的仿真55-56
• 4.2.2 MGEAR算法的性能分析56-57
• 4.2.3 MGEAR算法小结57-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 参考文献61-64
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文64-65
• 致谢65-66

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本文编号：758277