本文選題：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) + 路由協(xié)議�。� 參考：《江南大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多跳、自組織網(wǎng)絡(luò)，這些傳感器節(jié)點(diǎn)可隨機(jī)分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域，采集溫濕度等各類有用數(shù)據(jù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后，傳遞給匯聚節(jié)點(diǎn)，供用戶研究分析。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有價(jià)格低廉，，可快速部署，規(guī)模大等特點(diǎn)，因而在環(huán)境檢測(cè)、智能家居、軍事國(guó)防等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，受到了國(guó)內(nèi)外研究人員的高度關(guān)注。 路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間有至關(guān)重要的影響。它的作用是降低單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗，均衡整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，路由協(xié)議可劃分為平面路由協(xié)議與分簇路由協(xié)議，論文對(duì)分簇路由協(xié)議，且著重對(duì)非均勻分簇路由協(xié)議展開研究。非均勻分簇路由協(xié)議的主要思想是劃分規(guī)模大小不同的簇，解決在均勻分簇的網(wǎng)絡(luò)中，由多跳通信造成的“熱區(qū)”問題。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1)對(duì)經(jīng)典的分簇路由協(xié)議(LEACH)及相關(guān)改進(jìn)算法進(jìn)行重點(diǎn)研究，掌握分簇路由算法的主要思想和運(yùn)行步驟；接著對(duì)典型的非均勻分簇路由協(xié)議(EEUC)及相關(guān)改進(jìn)算法進(jìn)行深入的剖析，分析協(xié)議存在的問題，歸納影響因素；然后對(duì)應(yīng)用群智能算法的分簇路由協(xié)議(EBUCP等)進(jìn)行研究，分析其在簇頭優(yōu)化選舉和選擇簇間多跳路徑方面的優(yōu)勢(shì)。 2)論述一種基于非均勻分簇的WSN雙簇頭路由算法(D-EEUC)，算法改進(jìn)EEUC算法的候選簇頭選舉方式，提高最終簇頭的選舉質(zhì)量；同時(shí)引入雙簇頭機(jī)制，將監(jiān)測(cè)區(qū)域分為近區(qū)與遠(yuǎn)區(qū)，分區(qū)域選舉副簇頭。近區(qū)與遠(yuǎn)區(qū)的副簇頭所負(fù)責(zé)的任務(wù)不同，近區(qū)副簇頭主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)區(qū)副簇頭主要負(fù)責(zé)采集和融合數(shù)據(jù)。算法考慮節(jié)點(diǎn)能量、密度等不同影響因素，選舉遠(yuǎn)區(qū)的副簇頭，改善在簇規(guī)模較大時(shí)，簇內(nèi)通信代價(jià)較大的情況。 3)論述一種基于混合蛙跳算法的WSN非均勻分簇路由算法(SFLUCR)，算法改進(jìn)混合蛙跳算法的局部搜索策略，利用其全局尋優(yōu)能力好的特點(diǎn)，求得一組全局最優(yōu)解，其中目標(biāo)函數(shù)需要綜合考慮簇的緊湊性，簇的非均勻性以及節(jié)點(diǎn)能量等因素。利用EEUC的競(jìng)爭(zhēng)半徑思想，讓部分最優(yōu)解的節(jié)點(diǎn)退出競(jìng)選，避免簇頭過于密集，選舉出最終簇頭。算法采用簇頭輪換的機(jī)制，減少了選舉次數(shù)，只在規(guī)定的更新輪次時(shí)才重新選舉簇頭。 通過Matlab仿真實(shí)驗(yàn)，本文所提的D-EEUC與SFLUCR算法都能夠較好地實(shí)現(xiàn)非均勻分簇的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，滿足解決“熱區(qū)”問題的要求，且與LEACH與EEUC算法比較，本文算法較好地均衡了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，延長(zhǎng)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
[Abstract]:Wireless sensor network is a multi-hop, self-organizing network composed of a large number of sensor nodes. These sensor nodes can be randomly distributed in the monitoring area, collect various useful data, such as temperature and humidity, and pass them to the convergence node after data fusion.For user research and analysis.Wireless sensor networks (WSN) have many advantages such as low price, rapid deployment and large scale. Therefore, wireless sensor networks have broad application prospects in the fields of environmental detection, smart home, military defense and so on, and have been highly concerned by researchers at home and abroad.Routing protocol is one of the key technologies in wireless sensor networks.Its function is to reduce the energy consumption of a single node, balance the energy consumption of the entire network node, and prolong the network life cycle.According to the topology of the network, the routing protocols can be divided into planar routing protocols and clustering routing protocols.The main idea of non-uniform clustering routing protocol is to divide clusters of different sizes to solve the "hot zone" problem caused by multi-hop communication in uniform clustering networks.The main work and innovation of the thesis are as follows:1) focusing on the classical clustering routing protocol (LEACH) and its related improved algorithms, mastering the main ideas and running steps of the clustering routing algorithm, and then deeply analyzing the typical non-uniform clustering routing protocol (EEUC) and its related improved algorithms.The problems of the protocol are analyzed and the influencing factors are summarized. Then the clustering routing protocol (EBUCP) based on the swarm intelligence algorithm is studied to analyze the advantages of the cluster head optimization election and the selection of multi-hop paths between clusters.2) this paper discusses a WSN double cluster head routing algorithm based on non-uniform clustering. The algorithm improves the candidate cluster head election method of EEUC algorithm, and improves the final cluster head election quality, and introduces the double cluster head mechanism to divide the monitoring region into near and far areas.Sub-regional election of sub-cluster head.The sub-cluster head in the near area is mainly responsible for forwarding data, and the sub-cluster head in the far area is mainly responsible for data collection and fusion.Considering different influence factors such as node energy and density, the algorithm elects the sub-cluster head in the far region to improve the communication cost of the cluster when the cluster size is large.3) A WSN non-uniform clustering routing algorithm based on hybrid leapfrog algorithm is presented. The algorithm improves the local search strategy of the hybrid leapfrog algorithm and obtains a group of global optimal solutions by using its good global optimization ability.The objective function needs to consider the compactness of the cluster, the nonuniformity of the cluster and the energy of the node.Using the idea of competition radius of EEUC, the node of partial optimal solution is withdrawn from the election, so that the cluster head is avoided to be too dense, and the final cluster head is elected.The algorithm adopts the mechanism of cluster head rotation, which reduces the number of elections and elects the cluster head only in the specified update cycle.Through the Matlab simulation experiment, the D-EEUC and SFLUCR algorithms proposed in this paper can realize the network topology of non-uniform clustering well, and meet the requirements of solving the "hot zone" problem, and compared with the LEACH and EEUC algorithms.In this paper, the energy consumption of the network is well balanced and the lifetime of the network is prolonged.
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1761245