無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)是由一個(gè)具有數(shù)據(jù)收集功能的基站(SINK)節(jié)點(diǎn)和大量隨機(jī)部署在復(fù)雜環(huán)境中的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,無線傳感網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)以自組網(wǎng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從上世紀(jì)70年代提出至今,逐漸得到了很多的重視與應(yīng)用,特別是近年來,隨著“物聯(lián)網(wǎng)”的巨大發(fā)展,航空、軍事、農(nóng)業(yè)、家具制造、工業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)中都出現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的身影。通信模塊、計(jì)算模塊和具有監(jiān)測(cè)功能的傳感器共同構(gòu)成了無線傳感器節(jié)點(diǎn),傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗主要分布在CPU和無線通信上,據(jù)統(tǒng)計(jì)無線通信所消耗的能量占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)總能量的比例更是高達(dá)80%,但是由于傳感器節(jié)點(diǎn)能量采取電池供電的方式,在復(fù)雜環(huán)境中充電或者更換電池都無法實(shí)現(xiàn),因此現(xiàn)在的研究熱門之一就是設(shè)計(jì)出一種能量高效的無線傳感器路由算法。本文對(duì)國內(nèi)外路由協(xié)議的基礎(chǔ)上,最終以分簇路由協(xié)議為基礎(chǔ)提出了改進(jìn)的算法,本文研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(1)針對(duì)無線傳感網(wǎng)中具有節(jié)點(diǎn)冗余的問題,提出了一種基于節(jié)點(diǎn)位置的休眠調(diào)度算法,該休眠調(diào)度算法中無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過分析自身與鄰居節(jié)點(diǎn)的在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo),分析得到節(jié)點(diǎn)間感知區(qū)域的覆蓋率,如果節(jié)點(diǎn)間的覆蓋率大于網(wǎng)絡(luò)初始的閾值,那么節(jié)點(diǎn)將判定本節(jié)點(diǎn)為冗余節(jié)點(diǎn)從而進(jìn)入休眠狀態(tài)。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的冗余判定效果;(2)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一部分節(jié)點(diǎn)所消耗的能量要大于網(wǎng)絡(luò)中的其余節(jié)點(diǎn),使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗不均衡從而產(chǎn)生“熱區(qū)”效應(yīng),為了解決這一問題,本章提出了一種基于能耗優(yōu)化的無線傳感網(wǎng)非均勻分簇路由算法。在簇頭節(jié)點(diǎn)競爭階段,參與競選的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造大小不等的競選半徑,這些競選節(jié)點(diǎn)依據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)表中的信息,計(jì)算出能量和平均距離等控制因子,使具有更多能量、鄰居節(jié)點(diǎn)分布更均勻的節(jié)點(diǎn)當(dāng)選簇頭的機(jī)會(huì)更大;在簇間路由選擇階段時(shí),利用簇頭當(dāng)前能量、簇頭間距離以及簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的平均能量等影響因子,選出中繼節(jié)點(diǎn),構(gòu)造合理的轉(zhuǎn)發(fā)路由樹,保證簇間路由的能量消耗更均衡;最后引入提出的休眠調(diào)度算法,判定為冗余的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行休眠。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真可以看出,該算法相比LEACH算法、EEUC算法更能有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量,能耗更為均衡,從而達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)存活時(shí)間的目的。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP212.9;TN929.5
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景
    1.2 課題研究的目的與意義
        1.2.1 課題研究的目的
        1.2.2 課題研究的意義
    1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用領(lǐng)域
        1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述與路由算法的研究
    2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
        2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
        2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
        2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)的相關(guān)指標(biāo)
    2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
    2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類
        2.3.1 平面路由協(xié)議
        2.3.2 分層路由協(xié)議
    2.4 本章小結(jié)
3 一種基于節(jié)點(diǎn)間位置的無線傳感網(wǎng)休眠調(diào)度算法
    3.1 網(wǎng)絡(luò)模型與相關(guān)說明
        3.1.1 本算法的網(wǎng)絡(luò)模型
        3.1.2 算法定義與相關(guān)說明
        3.1.3 相關(guān)參數(shù)的計(jì)算
    3.2 算法的實(shí)現(xiàn)與分析
        3.2.1 算法實(shí)現(xiàn)的具體步驟
        3.2.2 算法的復(fù)雜度分析
    3.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)說明
        3.3.2 算法驗(yàn)證
        3.3.3 本算法與其他算法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
4 一種基于能量優(yōu)化的非均勻分簇路由的改進(jìn)算法
    4.1 LEACH算法與EEUC算法的介紹及性能分析
        4.1.1 LEACH算法及性能分析
        4.1.2 EEUC算法及性能分析
    4.2 改進(jìn)算法的相關(guān)模型
        4.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型
        4.2.2 該算法能耗模型
    4.3 改進(jìn)后的非均勻分簇路由算法
        4.3.1 節(jié)點(diǎn)的非均勻競爭半徑計(jì)算
        4.3.2 簇首競選過程
        4.3.3 簇首競選與冗余判定流程
        4.3.4 簇間路由的選擇與數(shù)據(jù)傳輸
    4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
        4.4.1 簇首節(jié)點(diǎn)消耗能量情況的分析
        4.4.2 網(wǎng)絡(luò)周期及能量分析
        4.4.3 數(shù)據(jù)包總量對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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1 孫彥景;林昌林;江海峰;;一種能量高效的分布式非均勻分簇路由算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2015年08期

2 劉國繁;許多;;基于非均勻分簇與路徑優(yōu)化的WSN路由協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2015年08期

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本文編號(hào)：2847111