本文關(guān)鍵詞：基于QoS的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制的研究

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN:Wireless Sensor Network)集計算、通信、傳感等技術(shù)于一身,具有節(jié)點受限、自組織性、面向應(yīng)用、以數(shù)據(jù)為中心等特點,廣泛的應(yīng)用于軍事、交通、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系嚴格的分層機制,WSN研究中出現(xiàn)了跨層設(shè)計方案,建立了層次之間的相互連接。另外,WSN的特殊性使得其Qo S體系與Qo S保障技術(shù)也有所不同。在WSN中拓撲控制是位于MAC層與網(wǎng)絡(luò)層之間的夾層,屬于跨層研究的范疇。拓撲控制有利于提高MAC協(xié)議和路由協(xié)議的效率,對數(shù)據(jù)融合、目標定位、同步機制都有積極的影響。拓撲控制算法常被分三種,一是平面型拓撲控制,通過對節(jié)點功率的調(diào)節(jié)保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量;其次是層次型拓撲控制,通過骨干節(jié)點的選擇優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能;另外一種是啟發(fā)機制,常與層次型拓撲機制結(jié)合使用。本文提出的QBL算法屬于層次型拓撲控制的類型,主要目標是節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量,延長網(wǎng)絡(luò)生命,滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的Qo S要求。本文首先闡述了WSN的發(fā)展歷程、組成、體系結(jié)構(gòu)、特點和應(yīng)用領(lǐng)域,并介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的Qo S體系及Qo S的保障技術(shù);其次羅列了一些經(jīng)典的拓撲控制算法,并對這些算法的特點和設(shè)計思路進行了分析;接著對LEACH算法進行了改進,并通過仿真實驗對比了改進算法與LEACH算法。QBL算法的主要完成的工作為:(1)在選擇簇頭時,考慮了節(jié)點的剩余能量、與鄰居節(jié)點的通信能耗、到基站的距離等因素,綜合得出了競選簇頭的評判標準。(2)針對簇間多跳的LEACH算法容易造成“熱區(qū)”問題,采用不均勻分簇的方法,使得距離基站較近的簇頭成員數(shù)目較少,而距離基站較遠的簇頭成員數(shù)目則較多。(3)為了更進一步的節(jié)約能量,QBL算法在每個簇區(qū)挑選部分節(jié)點來完成監(jiān)測任務(wù),簇頭在分配TDMA方案時,只為這些節(jié)點安排時隙,而其他節(jié)點在本輪中一直保持休眠。(4)在簇間通信時,QBL算法采用基于權(quán)重的最短路徑方法,權(quán)重的計算結(jié)合了簇頭的剩余能量及到基站的距離。最后總結(jié)了全文,指出了QBL算法的不足,并展望了未來的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) QoS 拓撲控制 分簇
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第1章 緒論6-16
• 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程6-7
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述7-11
• 1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的組成7-9
• 1.2.2 節(jié)點的硬件組成9
• 1.2.3 協(xié)議體系結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點10-11
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS11-14
• 1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS概述11-12
• 1.3.2 QoS的性能指標及保障技術(shù)12-14
• 1.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用14-15
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制的研究16-27
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制的研究意義16-17
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制的目標17
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法的設(shè)計原則17-18
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法研究現(xiàn)狀18-26
• 2.4.1 平面型功率控制18-20
• 2.4.2 啟發(fā)機制20-22
• 2.4.3 層次型拓撲控制22-26
• 2.5 小結(jié)26-27
• 第3章 基于QOS的拓撲控制算法27-48
• 3.1 LEACH算法分析研究27-29
• 3.1.1 算法過程27-28
• 3.1.2 算法分析28-29
• 3.2 論文采用的模型和假設(shè)29-30
• 3.2.1 能耗模型29-30
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)模型30
• 3.3 基于QoS的拓撲控制算法的設(shè)計思路30-43
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)初始化32-33
• 3.3.2 簇的形成33-39
• 3.3.3 簇內(nèi)節(jié)點選擇39-41
• 3.3.4 簇間通信41-43
• 3.4 基于QoS的拓撲控制算法的實現(xiàn)過程43-47
• 3.5 小結(jié)47-48
• 第4章 算法仿真與性能分析48-59
• 4.1 仿真工具選取48-49
• 4.2 仿真場景以及參數(shù)設(shè)置49-50
• 4.3 算法仿真分析50-58
• 4.3.1 分簇仿真分析50-53
• 4.3.2 網(wǎng)絡(luò)生存時間分析53-54
• 4.3.3 網(wǎng)絡(luò)能量消耗分析54-56
• 4.3.4 網(wǎng)絡(luò)時延分析56-57
• 4.3.5 網(wǎng)絡(luò)可靠性分析57-58
• 4.4 小結(jié)58-59
• 第5章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 總結(jié)59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀學位期間取得的研究成果65-66
• 致謝66-68
• 附件68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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3 文浩;林闖;任豐原;周嘉;曾榮飛;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS體系結(jié)構(gòu)[J];計算機學報;2009年03期

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6 羅玉宏;王建新;黃家瑋;陳松喬;;移動自組網(wǎng)基于能量效率的分布式拓撲控制算法[J];軟件學報;2007年03期

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本文編號：758311