基于sink的WSN节能路由技术研究

发布时间：2017-09-27 01:07

  本文关键词：基于sink的WSN节能路由技术研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 路由技术 分簇算法 平滑路径 网络寿命

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由具有携带有限能量、计算能力、通信能力的微型感知节点构成的自治系统。因为它可以在条件艰苦的环境中进行作业,所以广泛地应用于各个领域。由于微型感知节点携带的能量有限；另外,节点通常在危险区域进行作业,通过人工更换电池来延长节点的寿命是不切实际的。因此,如何高效地利用节点有限的能量是目前国内外研究的热点。当前关于节点的节能机制大致有优化节点的无线通信模块,数据处理,睡眠机制,高效路由技术和充电技术。本文深入的研究了WSN节点通过高效的路由技术提高节点能量的利用率,其主要包括提出了基于汇聚节点的WSN高效节能路由技术和基于分簇的WSN动态的节能路由技术二大部分内容。在传统的WSN引入移动sink收集数据可以有效的解决网络中出现的“能量空洞”问题,从而达到延长网络寿命的目的,但是会增加网络延时。针对这个问题,本文对规模较小的WSN的节能路由技术进行了较深入的研究,并提出了在WSN中采用静止sink和移动sink同时收集数据的路由技术,此路由技术可以有效地应用于规模较小的WSN中,其主要内容有以下几点：1)采用积分的方式估算每轮网络中消耗的总能量；2)在每轮网络中消耗的总能量最小的情况下,通过数学分析求出静止sink和移动sink各自负责收集数据的区域；3)利用MATLAB仿真软件进行仿真,证明此路由方案的数学分析是否正确；4)为评估此路由技术所得到的网络性能,将其与其他几种简单的路由机制比较。仿真结果表明,本文所提出的路由技术机制不仅能提高网络生存周期,同时减少网络的时延。为了使路由技术能够应用于中大型的WSN,同时,网络具有更好的扩展性,本文建设性地提出了另一种路由技术,称为基于分簇的WSN动态的节能路由技术DSERT。此方案包括3个步骤：1)基于部署在监测区域的节点总数对无线传感器网络进行分簇；2)采用模糊逻辑推理系统选取每个簇的簇头,模糊逻辑推理系统的输入变量有节点的剩余能量和节点到簇重心的距离,输出变量则是节点被选为簇头的概率；3)优化移动sink的移动路径,使移动sink的移动路径是平滑的。本文将其与MSEERP策略、TTDD策略进行了仿真比较。仿真结果表明,DSERT方案比它们具有更长的网络生存周期,同时,DSERT更加贴近实际应用环境；此外,DSERT将会有更好的可扩展性。本文通过数学分析和MATLAB仿真相结合的方法研究了无线传感器网络中节能路由技术,这些研究成果将为节能路由技术的应用具有重要的参考价值。
【关键词】：无线传感器网络 路由技术 分簇算法 平滑路径 网络寿命
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 无线传感器网络概述10-16
• 1.1.1 无线传感器网络的发展和前景10-11
• 1.1.2 无线传感器网络的体系结构11-12
• 1.1.3 无线传感器网络的优缺点12-14
• 1.1.4 无线传感器网络的应用领域14-16
• 1.2 无线传感器网络的相关节能技术16-17
• 1.3 课题的研究现状以及研究意义17-18
• 1.4 本文的主要工作及组织结构18-20
• 第二章 无线传感器网络路由技术概述20-27
• 2.1 基于分簇的体系结构的路由技术20-22
• 2.1.1 基本结构的概述20-21
• 2.1.2 研究现状21-22
• 2.2 基于sink的路由技术的研究现状22-25
• 2.2.1 静止汇聚节点的路由技术22-23
• 2.2.2 移动汇聚节点的路由技术23-25
• 2.3 路由技术的性能评价指标25-26
• 2.4 存在的不足26-27
• 第三章 一种基于汇聚节点的WSN高效节能路由方案27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 模型介绍27-29
• 3.2.1 网络模型27-28
• 3.2.2 能量模型28-29
• 3.2.3 基本定义29
• 3.3 数学分析29-31
• 3.4 仿真结果及其性能分析31-34
• 3.4.1 仿真参数设置31-32
• 3.4.2 实验仿真与分析32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 基于分簇的WSN节能路由算法35-48
• 4.1 引言35
• 4.2 问题描述35-37
• 4.3 DSERT节能路由算法37-43
• 4.3.1 网络的划分机制37-38
• 4.3.2 簇头的选取原则38-40
• 4.3.3 路径的优化40-43
• 4.4 路由性能仿真及分析43-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 总结与展望48-50
• 5.1 研究工作总结48
• 5.2 工作展望48-50
• 参考文献50-56
• 致谢56-57
• 攻读学位期间发表论文情况57

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本文编号：926757