本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步分簇算法的研究

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【摘要】：隨著無線通信技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)在實(shí)際應(yīng)用中保持著高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)融合、定位、安全以及跟蹤協(xié)議等基本操作時(shí)需要在消息上打上時(shí)間戳,因而時(shí)間同步對(duì)WSN非常重要。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性和節(jié)點(diǎn)自身體積、價(jià)格和能量的局限性,導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用成熟的NTP時(shí)間同步機(jī)制和GPS同步機(jī)制不能直接應(yīng)用于現(xiàn)有WSN中。因此,本文綜合考慮同步精度和能耗的要求,提出WSN時(shí)間同步分簇型算法。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.以降低能耗和延長(zhǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間為目的,本文采用節(jié)點(diǎn)分簇的思想,同時(shí)考慮到LEACH算法中存在的不足,提出了一種基于LEACH算法改進(jìn)的雙簇首算法DLEACH。在該算法中,進(jìn)行融合簇首節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)發(fā)簇首節(jié)點(diǎn)的分別選舉。對(duì)融合簇首節(jié)點(diǎn)選擇的閾值進(jìn)行合理的優(yōu)化,以便使得剩余能量較高,簇首節(jié)點(diǎn)與簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)距離較短,周圍節(jié)點(diǎn)密集程度越高的節(jié)點(diǎn)能夠獲選;轉(zhuǎn)發(fā)簇首節(jié)點(diǎn)將剩余能量、轉(zhuǎn)發(fā)簇首與參考節(jié)點(diǎn)的距離納入擇選標(biāo)準(zhǔn),利用Dijkstra最短路徑算法求出從轉(zhuǎn)發(fā)簇首節(jié)點(diǎn)到基站的最佳路徑。優(yōu)化節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量利用率,更加高效的進(jìn)行時(shí)間同步。2.考慮到節(jié)點(diǎn)能量受限,為了提高時(shí)間同步的精度,提出了一種新型的混合時(shí)間同步機(jī)制。在參考節(jié)點(diǎn)與轉(zhuǎn)發(fā)簇首節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間同步中采用輕量型時(shí)間同步機(jī)制;而融合簇首節(jié)點(diǎn)與轉(zhuǎn)發(fā)簇首節(jié)點(diǎn)之間采用改進(jìn)的雙向時(shí)間同步機(jī)制;融合簇首節(jié)點(diǎn)與簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)之間,由于節(jié)點(diǎn)之間的距離比較小,因而采用改進(jìn)的加時(shí)標(biāo)廣播同步機(jī)制,實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)高精度的時(shí)間同步。3.以MATLAB為仿真工具,對(duì)本文提出的改進(jìn)的分簇性算法和混合時(shí)間同步機(jī)制進(jìn)行仿真分析。與經(jīng)典時(shí)間同步算法進(jìn)行對(duì)比,該算法在能量消耗、同步精度和存活時(shí)間上得到明顯改善。
【關(guān)鍵詞】：WSN 分簇 時(shí)間同步 能量消耗 DLEACH
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究意義10-11
• 1.3 相關(guān)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步相關(guān)理論概述15-31
• 2.1 WSN結(jié)構(gòu)和特征15-19
• 2.1.1 WSN的體系結(jié)構(gòu)15-18
• 2.1.2 WSN的特征18-19
• 2.2 時(shí)間同步分簇算法類別19-22
• 2.2.1 集中式與分布式算法19-20
• 2.2.2 地理位置相關(guān)與無關(guān)算法20-21
• 2.2.3 單層與多層算法21-22
• 2.2.4 單跳與多跳算法22
• 2.3 WSN路由協(xié)議22-27
• 2.3.1 WSN層次型路由協(xié)議22-26
• 2.3.2 WSN平面型路由協(xié)議26-27
• 2.4 WSN時(shí)間同步協(xié)議的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 基于分簇的WSN時(shí)間同步算法DLEACH31-47
• 3.1 DLEACH算法的網(wǎng)絡(luò)模型分析31-32
• 3.1.1 WSN節(jié)點(diǎn)能耗模型的分析31-32
• 3.1.2 DLEACH算法分簇結(jié)構(gòu)基本設(shè)置32
• 3.2 DLEACH算法的分簇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-38
• 3.2.1 LEACH分簇算法分析32-34
• 3.2.2 DLEACH改進(jìn)分簇算法的設(shè)計(jì)34-38
• 3.3 DLEACH算法全網(wǎng)時(shí)間同步過程設(shè)計(jì)38-45
• 3.3.1 參考節(jié)點(diǎn)與轉(zhuǎn)發(fā)簇首的時(shí)間同步38-40
• 3.3.2 轉(zhuǎn)發(fā)簇首與融合簇首的時(shí)間同步40-42
• 3.3.3 簇首與簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 DLEACH算法分析與仿真47-59
• 4.147-50
• 4.1.1 同步能耗分析47-48
• 4.1.2 同步精度分析48-50
• 4.2 DLEACH算法仿真分析50-58
• 4.2.1 分簇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的仿真分析51-53
• 4.2.2 剩余節(jié)點(diǎn)數(shù)與能耗仿真分析53-55
• 4.2.3 時(shí)間分組交換量仿真分析55-56
• 4.2.4 時(shí)間同步誤差分析56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 總結(jié)與展望59-61
• 總結(jié)59-60
• 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士期間取得的成果65-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：531886