【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)由部署在監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點和匯聚中心(Sink節(jié)點)組成,作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心,WSN被廣泛應(yīng)用于信息收集領(lǐng)域。但其發(fā)展一直受制于距離和能耗等因素。針對上述問題,本文提出能距關(guān)系模型,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了WSN多跳路由方法MRPG(Multiple Hop Routing Algorithm Based on Path Optimization)。研究工作概括如下:1.本文梳理了WSN節(jié)點距離關(guān)系模型的缺點:1)增大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本;2)衛(wèi)星信號對部署環(huán)境要求較高;3)距離關(guān)系無法準確反映節(jié)點間的通信情況,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了節(jié)點能距關(guān)系模型。該模型以節(jié)點間的最佳通信功率描述節(jié)點關(guān)系,能有效降低部署成本并提高節(jié)點通信的可靠性。2.為了使網(wǎng)絡(luò)在進入數(shù)據(jù)收集狀態(tài)前完成相關(guān)準備工作。本設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)初始化算法,并構(gòu)建了一種稱為能距表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其完整地包含網(wǎng)絡(luò)路由所需信息:節(jié)點的剩余能量和節(jié)點間的能距。在網(wǎng)絡(luò)拓撲形成前,根據(jù)節(jié)點狀態(tài)的不同,將網(wǎng)絡(luò)初始化依此劃分為三個子過程;每個子過程都需要各節(jié)點相互協(xié)作完成。3.本文在能距關(guān)系模型下提出WSN多跳路由方法MRPG。該路由方法通過計算路徑生存時間和節(jié)點平均數(shù)據(jù)冗余量,為網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點規(guī)劃數(shù)據(jù)傳輸路徑。MRPG依靠Sink節(jié)點的集中計算實現(xiàn),為此本文設(shè)計了兩種算法——窮舉算法、分級節(jié)點納入算法。窮舉算法采用“暴力”的方式為每個節(jié)點選取最優(yōu)路徑。分級節(jié)點納入法則是先將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點按照到Sink節(jié)點的跳數(shù)進行分級;然后逐級納入節(jié)點,進而構(gòu)建出整個網(wǎng)絡(luò)的路由拓撲圖。實驗證明:分級節(jié)點納入算法路由生成時間比窮舉算法低。本文通過仿真實驗對MRPG、LEACH、UCDP、DEEC四種路由方法進行分析。為測試多跳條件下路由方法的性能,本文所提MRPG路由方法通過控制最大跳數(shù)形成了MRPG-2和MRPG-5子方法。仿真結(jié)果表明,本文所提MRPG路由方法在網(wǎng)絡(luò)生存周期、單位數(shù)據(jù)平均能耗、能耗均衡三個方面的性能表現(xiàn)優(yōu)于另外三種算法。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【圖文】：

奧酚尚酜? 5 -第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述及路由協(xié)議2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量分布在監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點和匯集節(jié)點構(gòu)成(圖1)；是一種新型自組織網(wǎng)絡(luò)。不同任務(wù)下，不同網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點具有差異性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)起源于軍事應(yīng)用；隨著技術(shù)的發(fā)展，其表現(xiàn)出來的價值越來越得到社會的認可，現(xiàn)今的 WSN 技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域，如野生動植物保護、智慧醫(yī)療、智慧城市以及資源監(jiān)測等。圖 1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig1 Wireless sensor network structure在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的中，傳感器節(jié)點負責感知監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)做相應(yīng)的預(yù)處理并傳輸給 Sink 節(jié)點。由于一些傳感器節(jié)點距離 Sink 節(jié)點較遠，或自身剩余能量較低，會出現(xiàn)一些節(jié)點過早死亡的問題。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點的負載均衡，傳感器節(jié)點除了要具備本地數(shù)據(jù)感知功能外，還要能夠完成，對其他節(jié)點感知數(shù)據(jù)實施存儲、壓縮和傳輸?shù)牟僮鳌ink 節(jié)點做為傳感器節(jié)點與外界聯(lián)系的中間件。對內(nèi)（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)），除了要收集監(jiān)測數(shù)據(jù)外，還要負責管理網(wǎng)絡(luò)資源。與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳感器節(jié)點相比，Sink 節(jié)點具有高效的處理能力、存儲能力和通信能力。更為重要是：它的能量不受限制。因為 Sink 節(jié)點需要通過互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)與“管理員”通信，所以它具備兩種通信協(xié)議棧轉(zhuǎn)換能力。對外，Sink 節(jié)點可以被視為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和“管理員”的通信員，這里所述的“管理員”一般為云服務(wù)器或個人計算機。

數(shù)據(jù)可以是聲音、震動、溫度、無線電信號等。控制硬件（CPU、RAM）和操作軟件（通信協(xié)議、資源管理知模塊傳輸出的模擬信號量化并編碼；除上述作用外度。通信模塊負責發(fā)送節(jié)點的感知信息，以及中繼其他為節(jié)點的活動提供能量，通常使用能量密度較高的鋰感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述由協(xié)議的作用是為網(wǎng)絡(luò)中的每個傳感器選擇一條數(shù)據(jù)傳據(jù)傳輸路徑中，為延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間，需要讓某些些“犧牲”。這些節(jié)點不僅要感知數(shù)據(jù)，還要中繼傳輸k 節(jié)點較遠節(jié)點的數(shù)據(jù)[29]。面向解決能耗不均衡的路由）為每個節(jié)點尋找相對能耗較低的路徑；2）協(xié)調(diào)節(jié)點間小為 200m 200m 的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，Sink 節(jié)點位于網(wǎng)絡(luò)中心（實點表示傳感器節(jié)點，兩點之間的線段表示路徑。

大學碩士學位論文 第 2 章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述務(wù)表中存在相應(yīng)數(shù)據(jù)與之匹配，說明此數(shù)據(jù)曾被轉(zhuǎn)發(fā)，所以要在 Sink 節(jié)點第一次接收傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)報之前，各節(jié)點的數(shù)率進行傳輸。在此之后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行的狀況，每個傳感器節(jié)生成第二跳路徑，用于加強鏈接；根據(jù)相關(guān)信息匯聚節(jié)點和源路徑。在此后的數(shù)據(jù)傳輸中，信息的交互就能夠達到更快的速

【參考文獻】

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本文編號：2752537