近年來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)成為各國(guó)研究學(xué)者研究的熱點(diǎn),并獲得了迅速的發(fā)展。WSN無需事先布置基礎(chǔ)設(shè)施、部署方便、在部署之后能快速組網(wǎng)收集數(shù)據(jù),在軍事和民用領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。WSN分簇路由協(xié)議具有能量利用率高、可擴(kuò)展性良好的特點(diǎn),適合于大規(guī)模的WSN應(yīng)用。但在WSN分簇路由協(xié)議中,簇首負(fù)擔(dān)較重,其可靠性和穩(wěn)定性對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響巨大。同時(shí),靠近基站的節(jié)點(diǎn)需要轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)離基站分簇的其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。不平衡的能耗導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)退出,縮短網(wǎng)絡(luò)的生命周期。因此有學(xué)者提出使用移動(dòng)基站去監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)收集傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),獲得了良好的效果。論文主要研究了能量均衡的WSN分簇路由協(xié)議、以及基于移動(dòng)基站(旅程受限)的WSN分簇?cái)?shù)據(jù)收集協(xié)議,主要工作如下:1.論文以LEACH協(xié)議為基礎(chǔ),提出了一種基于節(jié)點(diǎn)鄰域能量分布的WSN分簇路由協(xié)議,有以下特點(diǎn):1.優(yōu)化簇首選擇閾值,綜合考慮節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)密度和節(jié)點(diǎn)剩余能量與鄰居節(jié)點(diǎn)的平均能量的相對(duì)偏差,選出候選簇首;2.候選簇首探測(cè)自己是否處于孤立區(qū)域,如果自己屬于孤立簇首節(jié)點(diǎn),則進(jìn)行簇首補(bǔ)選;3.簇首局部廣播當(dāng)選消息,吸引鄰居節(jié)點(diǎn)加入分簇,避免全局廣播造成的巨大能耗。仿真結(jié)果表明,論文的算法優(yōu)化了簇首分布、均衡了節(jié)點(diǎn)能耗、延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生命周期。2.論文提出了一種基于移動(dòng)基站的WSN負(fù)載平衡數(shù)據(jù)收集協(xié)議。首先論文在分簇型WSN路由協(xié)議的基礎(chǔ)上,將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)劃分為簇,每個(gè)分簇選一個(gè)簇首。其次依照簇首距離基站的遠(yuǎn)近,將簇首和移動(dòng)基站組織成一棵最小生成樹。在最小生成樹的基礎(chǔ)上求出先序遍歷序列。然后根據(jù)遍歷的順序設(shè)計(jì)了一種負(fù)載均衡的節(jié)點(diǎn)成簇機(jī)制,為每個(gè)簇首分配一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)加入配額,讓網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定有序地形成分簇。最后移動(dòng)基站依照遍歷順序依次收集網(wǎng)絡(luò)中簇首的數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果表明和原來的分簇協(xié)議相比,提出的基于移動(dòng)基站的數(shù)據(jù)收集協(xié)議協(xié)議能有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。3.考慮到在某些非時(shí)延容忍的應(yīng)用中,傳感器節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)必須在限定的時(shí)間內(nèi)提交給移動(dòng)基站,提出了一種在移動(dòng)基站旅程受限條件下的WSN數(shù)據(jù)收集協(xié)議。該算法在前面算法的基礎(chǔ)上,將先序遍歷簇首序列中的簇首分為可達(dá)與不可達(dá),不可達(dá)的二級(jí)簇首需要關(guān)聯(lián)到一個(gè)最近的、可達(dá)的一級(jí)簇首,將自己分簇的數(shù)據(jù)交付給它。在時(shí)延受限的情況,改進(jìn)了節(jié)點(diǎn)成簇機(jī)制,形成了兩層的分簇結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明,在移動(dòng)基站旅程受限的條件下,擴(kuò)展的協(xié)議也能有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5;TP212.9
【部分圖文】：

０１２３４５６７８９?１０?０１２?３?４５６７８９?１０??圖２．４頂點(diǎn)初始分布圖?圖２．５最小生成樹??１０；?＇?＇?？——?＇?????—?＇???９??８－２?８、?一川?卞??７?＼?Ｚ?Ｉ??＼?ｘ?＼??５?＼，，?、、太??４?－?４?＂）６??；?／／?：??：丨，??〇?１２３４５６７８?９?１０??圖２．６先序遍歷示意圖??圖２．４給出了完全無向圖的頂點(diǎn)示意圖，頂點(diǎn)的位置取整數(shù)坐標(biāo)，任意兩點(diǎn)間邊的代價(jià)??為兩點(diǎn)間的距離。圖２．５在圖２．４的基礎(chǔ)上，用ＰＲＩＭ算法求得了最小生成樹，其中取頂點(diǎn)１??為根節(jié)點(diǎn)。圖２．６是在圖２．５的基礎(chǔ)上生成的先序遍歷圖，先序遍歷的完整順序?yàn)椋�、５、１�??７、３、７、６、７、１、８、２、８、４、８、１。在遍歷最小生成樹時(shí)，只在第一次遇到一個(gè)頂點(diǎn)??時(shí)，才將該頂點(diǎn)列出，從而得到訪問順序１、５、７、３、６、８、２、４、１。??２．６．移動(dòng)基站的相關(guān)知識(shí)??２．６．１．移動(dòng)基站的移動(dòng)模式??基站的移動(dòng)模式主要由實(shí)際應(yīng)用需求和監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境特性決定。針對(duì)不同的情況

網(wǎng)絡(luò)橫咆標(biāo)??圖３．２第５００輪時(shí)的網(wǎng)絡(luò)分簇示意圖??圖３．２展示了ＤＣＳＮＥ協(xié)議在第５００輪時(shí)的網(wǎng)絡(luò)分簇的情況。由圖可知，網(wǎng)絡(luò)的分布區(qū)域??為（０，０）至（１００，１００）；基站用藍(lán)色的Ｘ表示，初始位置位于網(wǎng)絡(luò)的中心（５０，５０）；簇首??

輪數(shù)??圖３．３網(wǎng)絡(luò)生命周期對(duì)比圖??由圖３．３可知，ＬＥＡＣＨ協(xié)議首個(gè)節(jié)點(diǎn)退出輪數(shù)為１０２１輪，ＤＳＣ協(xié)議首個(gè)節(jié)點(diǎn)退出輪??數(shù)為１０１２輪，ＤＣＳＮＥ協(xié)議首個(gè)節(jié)點(diǎn)退出輪數(shù)為１２６５輪，相對(duì)于ＬＥＡＣＨ協(xié)議，ＤＣＳＮＥ協(xié)議??的生命周期延長(zhǎng)了２３．９％，相對(duì)于ＤＳＣ協(xié)議，ＤＣＳＮＥ協(xié)議的生命周期延長(zhǎng)了２４．１％；?ＬＥＡＣＨ??協(xié)議最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)退出輪數(shù)為１５６１輪，ＤＳＣ協(xié)議最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)退出輪數(shù)為１６１１輪，ＤＣＳＮＥ??協(xié)議最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)退出輪數(shù)為２０９５輪，比ＬＥＡＣＨ協(xié)議晚３４．２％，比ＤＳＣ協(xié)議晚３０．０％。綜上??所述，論文提出的ＤＣＳＮＥ協(xié)議在節(jié)點(diǎn)能耗上更加均衡，有效地延長(zhǎng)了生命周期。??０．３８?ｒ?｜?｜?１??Ｉ?ｊ??ＬＥＡＣＨ—??Ｉ??ＤＣＳＮＥ＇．??｜ｌ?，?丨丨?ｉ?ｊ?ｊ?ＤＳＣ?Ｉ??，丨丨！?：！?！１?Ｉ?４??０３４?
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本文編號(hào)：2891171