无线传感网中层次型节能路由算法研究
本文选题:无线传感网 + 路由算法 ; 参考:《扬州大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着无线通信技术、低功耗传感器技术和嵌入式系统技术的快速发展,无线传感网成为一种全方位采集感应信息和处理数据的技术,它正在影响和改变我们的生活。在监测区域内部署大量微型廉价的传感器节点,节点通过无线通信的方式构建一个自组织的无线传感网。每个节点都可以转发数据,实现节点之间的相互通信。在现实应用场景中传感器节点的电池更换非常困难,因此均衡节点能量消耗,延长整个网络寿命,使其长时间稳定的工作是设计无线传感网节能路由算法的关键点。在传统静态无线传感网中,所有节点一旦被部署完成后就不能改变位置。节点一般会采取以单跳或者多跳的传输方式将数据信息传输至汇聚节点。网络中与汇聚节点之间距离较近的节点还负责转发其他节点数据的任务并造成通信负担过重,进而引起这部分节点过早的耗尽自身能量而死亡,这就是传感器网络中的“能量空洞”问题或“热节点”现象。研究人员通过引入移动汇聚节点的策略来均衡汇聚节点周围节点的能耗,以此来提升整个网络的性能。本文针对传感器网络中的层次型节能路由算法展开研究,均衡网络中节点的能耗,延长网络的生命周期,主要工作包括:1)介绍了无线传感网基本概念,并对其特点及关键的相关应用技术进行了分析。研究无线传感网中经典的非均匀分簇EEUC(Energy-Efficient Uneven Clustering)路由算法,并分析其优点以及缺点。然后,针对EEUC算法中簇头选举机制没有考虑节点的剩余能量因素以及数据传输阶段没有考虑节点能量开销的问题,提出改进的算法并进行仿真实验的对比分析。2)为了均衡汇聚节点周围节点的能量消耗和通信负载,我们在网络中引入单个移动汇聚节点的策略。提出了一种基于粒子群算法的层次型节能路由算法,在算法中采用粒子群算法划分区域并提出优化选取簇头策略以及合理规划汇聚节点的移动路径。仿真实验表明我们提出的算法可以进一步提升网络的整体性能。3)随着一些应用网络的规模不断扩大,移动汇聚节点通常需要花费较长的时间才可以完成一次完整的网络数据采集的任务,可能会造成网络中较高的数据延迟。因此,进一步引入多个移动汇聚节点,并预先定义其移动路径,选取最佳逗留位置作为数据采集点。可以有效减少网络的时延,提高数据的传输效率。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology, low-power sensor technology and embedded system technology, wireless sensor network (WSN) has become a kind of omni-directional sensing information and data processing technology, which is affecting and changing our lives. A large number of micro and cheap sensor nodes are deployed in the monitoring area, and the nodes construct a self-organized wireless sensor network through wireless communication. Each node can transmit data and communicate with each other. It is very difficult to replace the battery of sensor nodes in the practical application scenario, so balancing the energy consumption of the sensor nodes, prolonging the network life and making it stable for a long time are the key points in designing the energy-saving routing algorithm for wireless sensor networks. In traditional static wireless sensor networks, all nodes cannot change position once deployed. Nodes usually transmit data to convergent nodes by single-hop or multi-hop transmission. The nodes close to the convergent nodes in the network are also responsible for forwarding data from other nodes and causing excessive communication burden, which results in the premature depletion of their own energy and the death of these nodes. This is the "energy hole" problem or "hot node" phenomenon in sensor networks. In order to improve the performance of the whole network, researchers introduce a mobile convergence node strategy to balance the energy consumption of the nodes around the convergence node. In this paper, the hierarchical energy saving routing algorithm in sensor networks is studied, the energy consumption of nodes in the network is equalized, and the life cycle of the network is prolonged. The main work includes the introduction of the basic concept of wireless sensor network. Its characteristics and key application technologies are analyzed. The classical nonuniform clustering EEUC(Energy-Efficient Uneven clustering routing algorithm in wireless sensor networks is studied, and its advantages and disadvantages are analyzed. Then, the cluster head election mechanism in EEUC algorithm does not consider the residual energy factor of the node and the energy cost of the node is not considered in the data transmission phase. In order to balance the energy consumption and communication load of the nodes around the convergence node, we introduce a single mobile convergence node strategy in the network. A hierarchical energy saving routing algorithm based on particle swarm optimization (PSO) is proposed in this paper. PSO is used to divide the region, to optimize the cluster head selection strategy and to reasonably plan the moving path of the convergent node. Simulation results show that the proposed algorithm can further improve the overall performance of the network. 3) with the expansion of some application networks, Mobile convergence nodes usually take a long time to complete a complete network data acquisition task, which may lead to high data delay in the network. Therefore, a number of mobile convergence nodes are further introduced, and their moving paths are pre-defined, and the optimal location of stay is selected as the data acquisition point. It can effectively reduce the delay of network and improve the efficiency of data transmission.
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TN929.5
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 赵章界;刘海峰;;无线传感网中的安全问题[J];计算机安全;2010年06期
2 张源峰;;浅谈无线传感网与物联网的关系[J];湖北科技学院学报;2012年12期
3 ;中欧合作研发成功无线传感网关[J];今日科技;2013年11期
4 艾春丽;张凤登;刘荣鹏;;无线传感网能量监测方法研究[J];自动化仪表;2007年12期
5 汪小燕;程文青;王峻峰;;一种异构配置的无线传感网成本分析[J];无线电工程;2008年01期
6 杨盘隆;陈贵海;;无线传感网与因特网融合技术[J];中兴通讯技术;2009年05期
7 李光远;;无线传感网入侵检测技术研究[J];软件导刊;2011年08期
8 ;“无线传感网与微系统技术领域”项目群等通过验收[J];中国西部科技;2011年36期
9 汪海波;钱建波;王威;;一种基于无线传感网的智能交通拥堵监测与控制系统[J];电脑知识与技术;2012年24期
10 苏叶健;;无线传感网技术综述[J];信息通信;2012年06期
相关会议论文 前8条
1 李密;吕钊;于晶;;无线传感网的软件设计[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(下册)[C];2009年
2 艾春丽;张凤登;刘荣鹏;;无线传感网能量监测方法研究[A];第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2007年
3 杨峰;孙玲玲;汪大卓;;一种基于无线传感网的呼叫服务系统设计[A];浙江省电子学会2009学术年会论文集[C];2009年
4 张景乔;胡文;戴一冕;;基于分布式压缩感知算法的无线传感网能耗分析[A];第十七届全国青年通信学术年会论文集[C];2012年
5 吕亮;郦苏丹;卢泽新;;基于力学模型的无线传感网层次化拓扑生成算法[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
6 田世伟;戴卫恒;李广侠;吕晶;徐荣;程佳亮;;协同定位研究综述[A];第四届中国卫星导航学术年会论文集-S9 组合导航与导航新方法[C];2013年
7 李平;;基于无线传感网的停车信息服务系统及业务研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(下)[C];2009年
8 苏斓;仝杰;张庚;刘革;周立逾;;6LoWPAN与ZigBee等无线传感网互联技术架构的研究[A];2013年中国通信学会信息通信网络技术委员会年会论文集[C];2013年
相关重要报纸文章 前10条
1 武文权;节能减排新触角—无线传感网[N];计算机世界;2008年
2 郑欣;福建移动“无线传感网”助海西农业节能增效[N];人民邮电;2010年
3 一文;国内首枚无线传感网核心协议芯片研制成功[N];中国冶金报;2006年
4 记者 徐瑞哲;“第二大网”无线传感网布设长三角[N];解放日报;2006年
5 本报记者 彭东;无线传感网开创“物联”新纪元[N];科技日报;2007年
6 贵州大学土木建筑工程学院建筑032班 向雯;浅析信息化时代的智能大楼建设[N];贵州民族报;2008年
7 记者 陈雪峰 通讯员 冯成 尚晓天;无线传感网打造“智能”城市[N];嘉兴日报;2009年
8 许琦敏;坚韧不拔孕育原创实力[N];文汇报;2008年
9 记者 陈培华 通讯员 金骏 曹劲波;让高科技从实验室“走”出来[N];浙江日报;2006年
10 南湖区新闻采编中心 金骏;“科技引擎”产生“热”效应[N];嘉兴日报;2006年
相关博士学位论文 前10条
1 周黎鸣;无线传感网中节点位置和数据的隐私保护研究[D];北京邮电大学;2015年
2 王娜;无线传感网节点信任检测量化模型与方法研究[D];华东师范大学;2015年
3 陈分雄;无线传感网中事件监测的压缩感知与异常检测算法研究[D];中国地质大学;2013年
4 郭江鸿;无线传感网若干安全问题研究[D];西安电子科技大学;2013年
5 陈友荣;无线传感网生存时间优化算法的研究[D];浙江工业大学;2011年
6 曾迎之;无线传感网密钥管理关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
7 张海涛;无线传感网中数据传输调度研究[D];北京邮电大学;2012年
8 应蓓华;用于无线传感网的低能耗数据压缩[D];清华大学;2010年
9 童孟军;无线传感网能量有效路由协议的研究[D];浙江工业大学;2012年
10 赵博;适用于无线传感网的射频收发机的关键技术[D];清华大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 王飞;无线传感网中基于梯度的能量感知分簇拓扑算法研究[D];郑州大学;2015年
2 张骞;基于蜂群的无线传感网区域覆盖优化算法研究[D];中国矿业大学;2015年
3 杨言安;ZigBee无线传感网系统设计与实现[D];山西大学;2015年
4 顾鹏;无线传感网目标定位系统的研究及实现[D];电子科技大学;2014年
5 赵坤;区域高密度无线传感网的设计与实现[D];复旦大学;2014年
6 张家宁;基于太阳能的无线传感网节点设计与能量优化[D];大连理工大学;2015年
7 许博;无线传感网中基于路由优化的拥塞控制[D];江南大学;2015年
8 童莉;基于测距的无线传感网定位算法的研究[D];安徽工程大学;2015年
9 冯兰兰;无线传感网的路由算法研究[D];河北科技大学;2015年
10 李朝辉;基于环境能量收集技术的无线传感网研究与设计[D];杭州电子科技大学;2015年
,本文编号:1784996
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/1784996.html