基于汇聚节点集中管理的无线传感器网络分簇协议

发布时间：2017-09-12 03:02

  本文关键词：基于汇聚节点集中管理的无线传感器网络分簇协议

  更多相关文章： 无线传感器网络 分簇协议 汇聚节点 网络生命周期

【摘要】：无线传感器网络是由数量巨大的传感器节点组成的无线监测网络,节点以自组织的方式完成组网。无线传感器网络的主要工作是采集感知区域内目标对象的信息,根据需求进行数据处理,网络中的数据经汇聚节点转发最终发送给任务管理节点。无线传感器网络的突出特点是能量有限,因此低功耗高效率的网络协议是无线传感器网络研究的重点。无线传感器网络协议中有一类是分簇协议,网络被分为多个层次,高层簇首节点负责收集低层节点采集的数据并进行数据处理,然后簇首将结果发送给汇聚节点。分簇协议实现了网络的分层管理,提高了网络的稳定性,延长了网络的生命周期。LEACH协议是经典的分簇协议,其包含的思想被多个协议采用。LEACH协议可以在无人干预的情况下自主运行,其完全分布式的算法牺牲了一定的能量效率,主要表现在簇首数目由概率控制,簇首位置随机,簇首切换轮数固定等方面。簇首数目通过概率参数进行控制,难免出现过多或过少的情况。簇首的位置不可控制,不合理的簇首位置会增加节点的能耗。此外,即使当选簇首次数相同,距离汇聚节点远的节点明显要比距离汇聚节点近的节点消耗更多的能量,不利于能耗的均衡。针对这些不足,本文提出了一种基于汇聚节点集中管理的无线传感器网络分簇协议SCMCHP,协议充分利用汇聚节点的优势,汇聚节点收集网络状态信息并完成网络的各项算法,普通节点根据汇聚节点的指导信息完成任务。本文根据网络参数计算得到最佳分簇数目；选择了新的中心节点排序系数,改进了中心节点分簇算法,增强了分簇的合理性；簇首根据节点剩余能量和节点当选簇首时簇内整体能耗决定；簇首切换以簇内平均能量为依据,通过仿真得到合理的切换阂值,保证了簇首切换的合理性,均衡了网络中的能耗,降低了簇首切换次数；增加了基于能耗优化的簇首转发规则,进一步均衡网络能耗提高能量效率。仿真结果表明SCMCHP协议能够降低网络运行开销,延长网络生命周期,提高网络数据包的发送数量,平衡网络内各节点的能量消耗,对于节点初始能量各不相同的网络有一定的适用性。
【关键词】：无线传感器网络 分簇协议 汇聚节点 网络生命周期
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-15
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 本文的主要工作和组织结构13-15
• 第二章 无线传感器网络概述15-23
• 2.1 传感器节点的硬件组成和能耗分析15-17
• 2.2 无线传感器网络的结构和交互类型17-18
• 2.3 无线传感器网络发展的主要障碍18-19
• 2.4 无线传感器网络的研究重点19-20
• 2.5 无线传感器网络的应用20-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 分簇式无线传感器网络23-27
• 3.1 拓扑控制23
• 3.2 分簇式网络介绍及优点23-24
• 3.3 数据聚合24-25
• 3.4 LEACH协议25-26
• 3.5 本章小结26-27
• 第四章 基于汇聚节点集中管理的分簇协议27-48
• 4.1 问题提出27-28
• 4.2 协议系统模型28-30
• 4.2.1 网络模型28
• 4.2.2 能量模型28-30
• 4.3 SCMCHP协议30-47
• 4.3.1 最佳分簇数目30-33
• 4.3.2 网络准备阶段33-34
• 4.3.3 中心节点分簇算法34-38
• 4.3.4 簇首选择与簇首切换38-44
• 4.3.5 基于能耗优化的簇首转发规则44-46
• 4.3.6 协议流程图46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 协议仿真与性能分析48-59
• 5.1 评价标准48
• 5.2 仿真环境48-50
• 5.3 仿真结果及分析50-58
• 5.3.1 协议效果对比50-53
• 5.3.2 SCMCHP协议的运行状态及分析53-55
• 5.3.3 不同初始能量下的运行效果55-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 本文总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与的工程项目65-66
• 学位论文评阅及答辩情况表66

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9 沙舟;基于隐藏问题的移动汇聚节点路径规划[D];上海交通大学;2010年

10 杨晓沁;森林火灾气象监测中基于移动汇聚节点的路由算法研究[D];南京信息工程大学;2014年

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本文编号：834661