無線傳感網(wǎng)中基于梯度的能量感知分簇拓?fù)渌惴ㄑ芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2017-06-05 20:07
本文關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)中基于梯度的能量感知分簇拓?fù)渌惴ㄑ芯?/strong>，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：無線傳感網(wǎng)(Wireless Sensor Network,WSN)綜合了嵌入式系統(tǒng),無線通信和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù),目前已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)方向和領(lǐng)域。通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)布置一定數(shù)量傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息采集,然后憑借自組織多跳通信的方式將采集到的信息發(fā)送給客戶端,無線傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對監(jiān)測區(qū)域溫度、濕度等信息的采集和監(jiān)控,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等方面�；跓o線傳感網(wǎng)的自身特點(diǎn),其路由技術(shù)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)相比有著較大不同。由于傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限,因此盡可能降低能耗,延長網(wǎng)絡(luò)壽命成為無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵的問題。本文通過總結(jié)前人的研究成果,結(jié)合距離梯度優(yōu)化和能量感知的思想,提出了基于梯度的能量感知分簇拓?fù)渌惴?an Energy-aware Clustering Topology Algorithm based on Gradient for Wireless Sensor Networks,ECTAG算法)。ECTAG算法是一種以節(jié)點(diǎn)自身剩余能量和鄰居節(jié)點(diǎn)平均剩余能量的比值為主要參數(shù),以節(jié)點(diǎn)所處的距離梯度為優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行簇頭競爭和信息轉(zhuǎn)發(fā)的分布式分簇拓?fù)渌惴�。本文首先定義了網(wǎng)絡(luò)和能量模型、變量和報(bào)文消息等參數(shù),然后詳細(xì)闡述算法實(shí)現(xiàn)流程,設(shè)計(jì)簇頭競爭、節(jié)點(diǎn)入簇和轉(zhuǎn)發(fā)樹構(gòu)建的策略。最后分別從理論計(jì)算和仿真分析的角度,對算法性能進(jìn)行了證明。通過理論計(jì)算和仿真分析可知ECTAG算法保留了分布式算法響應(yīng)速度快和易于擴(kuò)展的優(yōu)勢,并且通過結(jié)合能量感知和梯度控制的思想,使得距離基站較近簇結(jié)構(gòu)的規(guī)模小于遠(yuǎn)離基站的簇結(jié)構(gòu),優(yōu)化了轉(zhuǎn)發(fā)樹的結(jié)構(gòu),解決了網(wǎng)絡(luò)“熱區(qū)”的問題,實(shí)現(xiàn)了各個(gè)簇頭能量均衡消耗和網(wǎng)絡(luò)壽命延長的目的。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng) 拓?fù)渌惴?/strong> 分布式 梯度優(yōu)化 能量感知
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】： - 摘要4-5
- Abstract5-12
- 1 緒論12-16
- 1.1 研究背景與現(xiàn)狀12-13
- 1.2 研究目的和意義13-14
- 1.3 本文結(jié)構(gòu)安排14-16
- 2 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議分析與研究16-30
- 2.1 無線傳感網(wǎng)概述16-22
- 2.1.1 無線傳感網(wǎng)特點(diǎn)17-18
- 2.1.2 無線傳感網(wǎng)典型應(yīng)用18-19
- 2.1.3 無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)19
- 2.1.4 無線傳感網(wǎng)協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)19-22
- 2.2 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議分析22-29
- 2.2.1 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)22-23
- 2.2.2 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議分類23-24
- 2.2.3 無線傳感網(wǎng)經(jīng)典路由協(xié)議分析24-29
- 2.3 本章小結(jié)29-30
- 3 基于梯度的能量感知分簇拓?fù)渌惴?/span>30-42
- 3.1 模型建立30-31
- 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)模型30
- 3.1.2 能量模型30-31
- 3.2 算法設(shè)計(jì)31-41
- 3.2.1 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義32-33
- 3.2.2 報(bào)文消息定義33
- 3.2.3 節(jié)點(diǎn)成簇策略33-36
- 3.2.4 轉(zhuǎn)發(fā)樹生成策略36-37
- 3.2.5 鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)說明37-39
- 3.2.6 算法的偽代碼描述39-41
- 3.3 本章小結(jié)41-42
- 4 算法性能分析與證明42-50
- 4.1 簇結(jié)構(gòu)相關(guān)性質(zhì)證明42-45
- 4.1.1 節(jié)點(diǎn)成簇性質(zhì)42-43
- 4.1.2 簇頭競爭策略43
- 4.1.3 簇頭數(shù)量范圍及期望43-45
- 4.1.4 消息量復(fù)雜度45
- 4.2 算法最小轉(zhuǎn)發(fā)半徑計(jì)算45-46
- 4.3 算法最優(yōu)成簇半徑計(jì)算46-48
- 4.4 本章小結(jié)48-50
- 5 算法仿真及結(jié)果分析50-66
- 5.1 OPNET仿真平臺50-52
- 5.1.1 OPNET分層建模機(jī)制50-51
- 5.1.2 OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真機(jī)制51-52
- 5.2 ECTAG算法在OPNET仿真平臺的實(shí)現(xiàn)52-58
- 5.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-53
- 5.2.2 節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-54
- 5.2.3 算法代碼實(shí)現(xiàn)54-57
- 5.2.4 仿真環(huán)境設(shè)置57-58
- 5.3 仿真結(jié)果及分析58-64
- 5.3.1 成簇半徑對網(wǎng)絡(luò)壽命的影響58-59
- 5.3.2 成簇半徑對簇頭數(shù)量的影響59-61
- 5.3.3 ECTAG算法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仿真61-63
- 5.3.4 不同算法網(wǎng)絡(luò)壽命對比63-64
- 5.4 ECTAG算法總結(jié)64-65
- 5.5 本章小結(jié)65-66
- 6 總結(jié)與展望66-68
- 6.1 工作總結(jié)66
- 6.2 未來工作展望66-68
- 參考文獻(xiàn)68-71
- 個(gè)人簡歷及研究成果71-72
- 致謝72
【參考文獻(xiàn)】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條
1 周新蓮;吳敏;徐建波;;BPEC:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種能量感知的分布式分簇算法[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2009年05期
2 江海峰;錢建生;李世銀;閆映宏;牛光東;;簇頭負(fù)載均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2010年23期
3 閻新芳;段磊;李騰;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于梯度的拓?fù)淇刂扑惴╗J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2011年02期
4 李成法;陳貴海;葉懋;吳杰;;一種基于非均勻分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2007年01期
5 鄧亞平;陳崢;;能量負(fù)載均衡的無線傳感網(wǎng)分組成簇協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2011年06期
6 劉明;曹建農(nóng);陳貴海;陳力軍;王曉敏;龔海剛;;EADEEG:能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集協(xié)議[J];軟件學(xué)報(bào);2007年05期
7 溫書勝;黃炯;舒挺;徐偉強(qiáng);汪亞明;;無線傳感網(wǎng)中混合業(yè)務(wù)下的觸發(fā)式流控制算法[J];軟件學(xué)報(bào);2013年09期
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本文編號：424510
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【摘要】：無線傳感網(wǎng)(Wireless Sensor Network,WSN)綜合了嵌入式系統(tǒng),無線通信和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù),目前已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)方向和領(lǐng)域。通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)布置一定數(shù)量傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息采集,然后憑借自組織多跳通信的方式將采集到的信息發(fā)送給客戶端,無線傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對監(jiān)測區(qū)域溫度、濕度等信息的采集和監(jiān)控,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等方面�；跓o線傳感網(wǎng)的自身特點(diǎn),其路由技術(shù)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)相比有著較大不同。由于傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限,因此盡可能降低能耗,延長網(wǎng)絡(luò)壽命成為無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵的問題。本文通過總結(jié)前人的研究成果,結(jié)合距離梯度優(yōu)化和能量感知的思想,提出了基于梯度的能量感知分簇拓?fù)渌惴?an Energy-aware Clustering Topology Algorithm based on Gradient for Wireless Sensor Networks,ECTAG算法)。ECTAG算法是一種以節(jié)點(diǎn)自身剩余能量和鄰居節(jié)點(diǎn)平均剩余能量的比值為主要參數(shù),以節(jié)點(diǎn)所處的距離梯度為優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行簇頭競爭和信息轉(zhuǎn)發(fā)的分布式分簇拓?fù)渌惴�。本文首先定義了網(wǎng)絡(luò)和能量模型、變量和報(bào)文消息等參數(shù),然后詳細(xì)闡述算法實(shí)現(xiàn)流程,設(shè)計(jì)簇頭競爭、節(jié)點(diǎn)入簇和轉(zhuǎn)發(fā)樹構(gòu)建的策略。最后分別從理論計(jì)算和仿真分析的角度,對算法性能進(jìn)行了證明。通過理論計(jì)算和仿真分析可知ECTAG算法保留了分布式算法響應(yīng)速度快和易于擴(kuò)展的優(yōu)勢,并且通過結(jié)合能量感知和梯度控制的思想,使得距離基站較近簇結(jié)構(gòu)的規(guī)模小于遠(yuǎn)離基站的簇結(jié)構(gòu),優(yōu)化了轉(zhuǎn)發(fā)樹的結(jié)構(gòu),解決了網(wǎng)絡(luò)“熱區(qū)”的問題,實(shí)現(xiàn)了各個(gè)簇頭能量均衡消耗和網(wǎng)絡(luò)壽命延長的目的。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng) 拓?fù)渌惴?/strong> 分布式 梯度優(yōu)化 能量感知
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：
- 摘要4-5
- Abstract5-12
- 1 緒論12-16
- 1.1 研究背景與現(xiàn)狀12-13
- 1.2 研究目的和意義13-14
- 1.3 本文結(jié)構(gòu)安排14-16
- 2 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議分析與研究16-30
- 2.1 無線傳感網(wǎng)概述16-22
- 2.1.1 無線傳感網(wǎng)特點(diǎn)17-18
- 2.1.2 無線傳感網(wǎng)典型應(yīng)用18-19
- 2.1.3 無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)19
- 2.1.4 無線傳感網(wǎng)協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)19-22
- 2.2 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議分析22-29
- 2.2.1 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)22-23
- 2.2.2 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議分類23-24
- 2.2.3 無線傳感網(wǎng)經(jīng)典路由協(xié)議分析24-29
- 2.3 本章小結(jié)29-30
- 3 基于梯度的能量感知分簇拓?fù)渌惴?/span>30-42
- 3.1 模型建立30-31
- 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)模型30
- 3.1.2 能量模型30-31
- 3.2 算法設(shè)計(jì)31-41
- 3.2.1 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義32-33
- 3.2.2 報(bào)文消息定義33
- 3.2.3 節(jié)點(diǎn)成簇策略33-36
- 3.2.4 轉(zhuǎn)發(fā)樹生成策略36-37
- 3.2.5 鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)說明37-39
- 3.2.6 算法的偽代碼描述39-41
- 3.3 本章小結(jié)41-42
- 4 算法性能分析與證明42-50
- 4.1 簇結(jié)構(gòu)相關(guān)性質(zhì)證明42-45
- 4.1.1 節(jié)點(diǎn)成簇性質(zhì)42-43
- 4.1.2 簇頭競爭策略43
- 4.1.3 簇頭數(shù)量范圍及期望43-45
- 4.1.4 消息量復(fù)雜度45
- 4.2 算法最小轉(zhuǎn)發(fā)半徑計(jì)算45-46
- 4.3 算法最優(yōu)成簇半徑計(jì)算46-48
- 4.4 本章小結(jié)48-50
- 5 算法仿真及結(jié)果分析50-66
- 5.1 OPNET仿真平臺50-52
- 5.1.1 OPNET分層建模機(jī)制50-51
- 5.1.2 OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真機(jī)制51-52
- 5.2 ECTAG算法在OPNET仿真平臺的實(shí)現(xiàn)52-58
- 5.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-53
- 5.2.2 節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-54
- 5.2.3 算法代碼實(shí)現(xiàn)54-57
- 5.2.4 仿真環(huán)境設(shè)置57-58
- 5.3 仿真結(jié)果及分析58-64
- 5.3.1 成簇半徑對網(wǎng)絡(luò)壽命的影響58-59
- 5.3.2 成簇半徑對簇頭數(shù)量的影響59-61
- 5.3.3 ECTAG算法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仿真61-63
- 5.3.4 不同算法網(wǎng)絡(luò)壽命對比63-64
- 5.4 ECTAG算法總結(jié)64-65
- 5.5 本章小結(jié)65-66
- 6 總結(jié)與展望66-68
- 6.1 工作總結(jié)66
- 6.2 未來工作展望66-68
- 參考文獻(xiàn)68-71
- 個(gè)人簡歷及研究成果71-72
- 致謝72
【參考文獻(xiàn)】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條
1 周新蓮;吳敏;徐建波;;BPEC:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種能量感知的分布式分簇算法[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2009年05期
2 江海峰;錢建生;李世銀;閆映宏;牛光東;;簇頭負(fù)載均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2010年23期
3 閻新芳;段磊;李騰;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于梯度的拓?fù)淇刂扑惴╗J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2011年02期
4 李成法;陳貴海;葉懋;吳杰;;一種基于非均勻分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2007年01期
5 鄧亞平;陳崢;;能量負(fù)載均衡的無線傳感網(wǎng)分組成簇協(xié)議[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2011年06期
6 劉明;曹建農(nóng);陳貴海;陳力軍;王曉敏;龔海剛;;EADEEG:能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集協(xié)議[J];軟件學(xué)報(bào);2007年05期
7 溫書勝;黃炯;舒挺;徐偉強(qiáng);汪亞明;;無線傳感網(wǎng)中混合業(yè)務(wù)下的觸發(fā)式流控制算法[J];軟件學(xué)報(bào);2013年09期
本文關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)中基于梯度的能量感知分簇拓?fù)渌惴ㄑ芯?/strong>，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號：424510
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