本文關(guān)鍵詞：異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡路由算法研究與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)作為一種新興的數(shù)據(jù)采集技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景,廣泛適用于環(huán)境監(jiān)測、健康護理、救災搶險、智能家居、城市交通、空間探索等領(lǐng)域。WSN是由大量部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的微型傳感器節(jié)點組成,并以自組織和多跳的方式形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),能夠及時地將采集到的信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)的所有者。由于傳感器節(jié)點的計算能力和存儲能力相對較弱,并且通過攜帶能量有限的微型電池供電,故WSN的路由算法不能照搬傳統(tǒng)的Internet、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由算法,需要考慮以上限制因素來重新設(shè)計路由算法。本文主要從以下幾個方面著手,設(shè)計出一種異構(gòu)WSN能量均衡路由算法。(1)研究WSN體系結(jié)構(gòu)、主要特點、面臨的挑戰(zhàn)、關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用前景,總結(jié)WSN幾種常見拓撲結(jié)構(gòu),分析WSN能量高效路由算法和能量均衡路由算法的優(yōu)、缺點。(2)設(shè)計一種新的異構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)。由于網(wǎng)絡(luò)中存在能量洞問題,即靠近中心匯聚節(jié)點的傳感器節(jié)點需要傳遞大量遠離中心匯聚節(jié)點的傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù),會造成這些傳感器節(jié)點因消耗更多的能量而過早死亡,從而使整個WSN死亡。為了解決這個問題,本文設(shè)計了一種新的異構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)。該拓撲結(jié)構(gòu)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部署普通傳感器節(jié)點和異構(gòu)傳感器節(jié)點,使靠近中心匯聚節(jié)點的區(qū)域內(nèi)擁有更多的能量。通過優(yōu)化節(jié)點的個數(shù)、覆蓋半徑、初始能量值等參數(shù),使WSN中節(jié)點的能量同時耗盡,從而解決能量洞問題。(3)在本文提出的一種新的異構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計出一種能量均衡路由算法。該路由算法通過綜合考慮節(jié)點類型、節(jié)點深度、剩余能量、能量密度這幾個因素,在每輪數(shù)據(jù)傳遞時都選取不同的數(shù)據(jù)傳遞路徑,從而解決網(wǎng)絡(luò)分割問題,并延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期。針對現(xiàn)有的能量均衡路由算法中出現(xiàn)的路由環(huán)路與路由冗余問題,本算法考慮了一種解決路由環(huán)路與緩解路由冗余的機制,確保數(shù)據(jù)在傳遞過程中不會發(fā)生回傳,從而減少不必要的能量消耗。(4)通過在MATLAB平臺的仿真試驗與計算分析,本文提出的一種異構(gòu)WSN能量均衡路由算法的網(wǎng)絡(luò)生存周期相比于最短路徑和EBRP路由算法分別提高了149.9%和73.8%。本路由算法的網(wǎng)絡(luò)時延和能量均衡性也得到相應(yīng)程度上的改善。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 能量高效 能量均衡 網(wǎng)絡(luò)分割 能量洞
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題背景10
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 課題研究意義11-13
• 1.4 研究的主要內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述15-26
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)15-20
• 2.1.1 無線傳感器節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 無線傳感器節(jié)點的能量結(jié)構(gòu)16-18
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點及挑戰(zhàn)20-22
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)22-24
• 2.3.1 節(jié)點定位技術(shù)22
• 2.3.2 時間同步技術(shù)22
• 2.3.3 能量獲取技術(shù)22-23
• 2.3.4 路由技術(shù)23
• 2.3.5 拓撲結(jié)構(gòu)部署技術(shù)23
• 2.3.6 安全技術(shù)23-24
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究26-41
• 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的特點與關(guān)鍵問題26-27
• 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)27-32
• 3.2.1 典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)28-31
• 3.2.2 不同拓撲結(jié)構(gòu)的比較31-32
• 3.3 典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法32-38
• 3.3.1 能量高效路由算法33-35
• 3.3.2 能量均衡路由算法35-36
• 3.3.3 不同路由算法的比較36-38
• 3.4 本文算法設(shè)計的思路和目標38-39
• 3.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法性能評價指標39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 基于異構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)的能量均衡路由算法41-57
• 4.1 算法的提出41-43
• 4.2 拓撲結(jié)構(gòu)概述43-45
• 4.3 路由算法概述45-52
• 4.3.1 基本概念的定義45-46
• 4.3.2 算法的前提假設(shè)46-47
• 4.3.3 數(shù)據(jù)包格式與路由表表項47-49
• 4.3.4 路由環(huán)路與路由冗余49-52
• 4.4 算法的詳細設(shè)計52-56
• 4.4.1 路由建立階段52-53
• 4.4.2 數(shù)據(jù)傳遞階段53-54
• 4.4.3 路由重建階段54
• 4.4.4 算法的流程圖54-56
• 4.5 算法的復雜度分析56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第五章 仿真實驗與結(jié)果分析57-68
• 5.1 仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)定57-59
• 5.2 拓撲結(jié)構(gòu)參數(shù)確定59-61
• 5.3 性能指標及結(jié)果分析61-67
• 5.3.1 生存周期61-63
• 5.3.2 網(wǎng)絡(luò)時延63-64
• 5.3.3 能量均衡性64-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第六章 結(jié)論與展望68-71
• 6.1 結(jié)論68-69
• 6.2 展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-76
• 在校期間的研究成果76-77

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