本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由一系列具有有限計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和無線通信能力的小型智能設(shè)備組成的分布式感知網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)的感知能力和節(jié)點(diǎn)間的無線通信能力為傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景,使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、醫(yī)療健康、環(huán)境科學(xué)、空間探索,以及其他一些商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中。 然而,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜,經(jīng)常需要通過大量的人工埋置、飛行器撒播或者火箭彈射等方式,將節(jié)點(diǎn)任意散落在被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)一般采用微型電池供電,由于部署環(huán)境的復(fù)雜性和節(jié)點(diǎn)布置的任意性,使得節(jié)點(diǎn)的電池難以更換或充電,很容易因能量耗盡而失效。因此,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究的核心問題就是最大限度地降低節(jié)點(diǎn)的能量消耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。由于在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、高效節(jié)能性等方面的明顯優(yōu)勢(shì),基于分簇技術(shù)的路由協(xié)議成為當(dāng)前研究的一個(gè)重要課題。本文圍繞這一課題,側(cè)重研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議中的簇首節(jié)點(diǎn)的選擇機(jī)制、節(jié)點(diǎn)間能量損耗的均衡、分簇區(qū)域的劃分和成簇的密度對(duì)分簇的影響等問題。論文的主要內(nèi)容包括： 1.針對(duì)異構(gòu)型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在感知、計(jì)算與通信多方面存在差異的特點(diǎn),提出了一種低能量損耗的分布式分簇路由算法(MEDC)。該算法所基于的能量模型將綜合考慮網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量異構(gòu)性和計(jì)算能力異構(gòu)性,依據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量和預(yù)期的成簇能量損耗,選取優(yōu)勢(shì)節(jié)點(diǎn)成為簇首節(jié)點(diǎn)。仿真結(jié)果表明,該算法能有效地均衡節(jié)點(diǎn)的能量消耗,從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。 2.將演化博弈理論引入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議的研究,通過分析模型的演化穩(wěn)定性狀態(tài)來確定網(wǎng)絡(luò)能量?jī)?yōu)化的策略。本文提出了一種基于領(lǐng)土博弈模型的分簇算法(TGC)和一種基于能量消耗戰(zhàn)博弈模型的算法(WEAC)。在TGC算法領(lǐng)土博弈過程中,競(jìng)爭(zhēng)雙方應(yīng)用演化穩(wěn)定性策略瓜分監(jiān)測(cè)區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗的均衡。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的剩余能量普遍偏低時(shí),采取WEAC算法進(jìn)行自私地決策,以此最大化網(wǎng)絡(luò)的生命周期。仿真結(jié)果表明,通過該算法能夠獲得很好的網(wǎng)絡(luò)性能。 3.提出了一種基于自適應(yīng)分裂與合并的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇協(xié)議(ASMC),能較好地解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)因簇密度不均勻?qū)е鲁纱貢r(shí)間延長(zhǎng)的問題。該協(xié)議在首輪預(yù)先設(shè)定了簇首數(shù)量,并通過閾值控制了簇的密度,在適當(dāng)時(shí)候進(jìn)行簇的分裂與合并操作。當(dāng)簇首數(shù)量少于預(yù)設(shè)的數(shù)量時(shí)進(jìn)行簇首補(bǔ)選,在簇首補(bǔ)選過程中不僅考慮了簇內(nèi)密度,而且還考慮了節(jié)點(diǎn)剩余能量。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 分簇技術(shù) 能量?jī)?yōu)化 演化博弈 演化穩(wěn)定性策略
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TN915.04;TP212.9
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 緒論12-30
• 1.1 課題背景及意義12
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述12-22
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)12-16
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)16-18
• 1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用18-20
• 1.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究方向20-22
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述22-28
• 1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)與設(shè)計(jì)要求22-24
• 1.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類24-26
• 1.3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議概述26-28
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)28-30
• 第2章 異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的低能量損耗的分簇算法30-41
• 2.1 相關(guān)工作30-31
• 2.2 系統(tǒng)模型31-34
• 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型31-32
• 2.2.2 傳感器節(jié)點(diǎn)能量消耗模型32-33
• 2.2.3 異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗模型33-34
• 2.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期34
• 2.3 MEDC算法34-36
• 2.3.1 簇首選舉參數(shù)γ34-35
• 2.3.2 簇的建立35-36
• 2.3.3 數(shù)據(jù)傳輸36
• 2.4 實(shí)驗(yàn)與分析36-40
• 2.4.1 仿真參數(shù)36-37
• 2.4.2 仿真結(jié)果分析37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 基于演化博弈論的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議41-65
• 3.1 引言41-42
• 3.2 相關(guān)工作42-44
• 3.3 演化博弈論基礎(chǔ)44-48
• 3.3.1 演化博弈論簡(jiǎn)介44
• 3.3.2 演化穩(wěn)定性策略44-45
• 3.3.3 領(lǐng)土博弈模型45-48
• 3.4 網(wǎng)絡(luò)框架與假設(shè)48-52
• 3.4.1 網(wǎng)絡(luò)模型48-49
• 3.4.2 基于距離的分級(jí)簇首選舉概率49-51
• 3.4.3 演化博弈假設(shè)51-52
• 3.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中領(lǐng)土博弈的演化穩(wěn)定性策略52-56
• 3.5.1 領(lǐng)土博弈模型的演化穩(wěn)定狀態(tài)52-54
• 3.5.2 混合演化穩(wěn)定性策略54
• 3.5.3 能量消耗戰(zhàn)博弈模型的演化穩(wěn)定性策略54-56
• 3.6 基于演化博弈論的分簇路由算法56-59
• 3.6.1 基于領(lǐng)土博弈的分簇算法TGC57-58
• 3.6.2 基于能量消耗戰(zhàn)模型的分簇算法WEAC58-59
• 3.7 實(shí)驗(yàn)與分析59-63
• 3.8 本章小結(jié)63-65
• 第4章 基于自適應(yīng)分裂與合并的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇協(xié)議65-79
• 4.1 引言65-66
• 4.2 相關(guān)工作66-68
• 4.3 基于自適應(yīng)分裂與合并的分簇協(xié)議68-71
• 4.3.1 問題描述68-69
• 4.3.2 提出的分簇協(xié)議描述69-71
• 4.4 實(shí)驗(yàn)及分析71-78
• 4.4.1 成簇均勻度72-73
• 4.4.2 網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間73-76
• 4.4.3 網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性76-77
• 4.4.4 網(wǎng)絡(luò)可靠性77-78
• 4.5 本章小結(jié)78-79
• 第5章 總結(jié)與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-91
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文91
• 主持參加項(xiàng)目情況91-92
• 致謝92-93
• 作者簡(jiǎn)介93

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：343415