本文關(guān)鍵詞：基于MIMO的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議研究

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 路由協(xié)議 混合傳輸 多輸入多輸出

【摘要】：隨著近幾年無線通信的迅猛發(fā)展和WSN所帶來的巨大應(yīng)用價值，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益擴(kuò)大已成為無線自組織網(wǎng)絡(luò)的必然發(fā)展，如何以節(jié)省能耗來實現(xiàn)最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期對WSN設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。MIMO是一種多輸入多輸出結(jié)構(gòu)形式，能通過網(wǎng)絡(luò)的冗余，以單天線選擇簇頭節(jié)點并在成簇的機(jī)制過程中形成虛擬陣列，在增加信道能耗和節(jié)能問題進(jìn)行了分析，論述了MIMO技術(shù)在WSN中的應(yīng)用的優(yōu)勢和場容量的同時，能顯著地降低通信傳輸能耗。 結(jié)合MIMO技術(shù)對WSN分層路由協(xié)議進(jìn)行了研究。在簇頭節(jié)點向Sink節(jié)點進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸過程中，針對傳統(tǒng)HEED協(xié)議中只采用單跳通信或只采用多跳通信一種通信方式，造成了簇頭節(jié)點與基站間無線通信能量損耗過大的弊端，提出了基于HEED協(xié)議的單跳與多跳傳輸相結(jié)合M-HEED（Mixture-HEED）混合傳輸路由協(xié)議。該協(xié)議依據(jù)最短平均路徑和最大聚類程度的特性，改單一傳輸方式為混合傳輸方式，有效地延長了數(shù)據(jù)傳輸時間，避免了每一輪因為距離造成的通信損耗。在簇群間協(xié)作節(jié)點的選擇階段，，構(gòu)建了一種基于MIMO的路由協(xié)作節(jié)點選擇策略。該策略從降低能耗的角度出發(fā)提出的MM-HEED算法主要是依據(jù)設(shè)定的距離、簇群內(nèi)傳感器節(jié)點的剩余能量以及傳感器節(jié)點在簇群內(nèi)的通信代價進(jìn)行綜合考慮，選取出所劃分區(qū)域中協(xié)作節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間通信采用協(xié)作的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并以此為依據(jù)確立源節(jié)點到目的節(jié)點間的最優(yōu)路徑，從而實現(xiàn)提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能效性和延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。實驗仿真結(jié)果表明，該算法在數(shù)據(jù)包傳輸量、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡以及網(wǎng)絡(luò)能耗等方面的性能都要優(yōu)于HEED和MIMO-LEACH性能，從而延長了網(wǎng)絡(luò)的整體使用壽命。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 路由協(xié)議 混合傳輸 多輸入多輸出
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的研究內(nèi)容與主要工作16-17
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述19-27
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用19-20
• 2.1.1 軍事應(yīng)用19
• 2.1.2 環(huán)境科學(xué)19-20
• 2.1.3 醫(yī)療健康20
• 2.1.4 其他用途20
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)20-23
• 2.2.1 無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2.2 無線傳感器體系結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)23-25
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 經(jīng)典 WSN 路由協(xié)議與 MIMO 技術(shù)在其中應(yīng)用研究27-41
• 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點27-28
• 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類28-35
• 3.2.1 平面路由協(xié)議29-30
• 3.2.2 分層路由協(xié)議30
• 3.2.3 幾種典型路由協(xié)議的性能分析和比較30-35
• 3.3 MIMO 技術(shù)的原理及在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用35-38
• 3.3.1 MIMO 技術(shù)的原理35-37
• 3.3.2 MIMO 技術(shù)的研究現(xiàn)狀和優(yōu)越性37-38
• 3.4 MIMO 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式分析38-40
• 3.4.1 協(xié)作式 MIMO 的傳輸方式38-39
• 3.4.2 基于 STBC 編碼的協(xié)作式 MIMO 系統(tǒng)39
• 3.4.3 基于 V-BLAST 編碼的協(xié)作式 MIMO 系統(tǒng)39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 一種基于 HEED 協(xié)議的混合傳輸路由算法41-49
• 4.1 傳統(tǒng) HEED 路由協(xié)議的原理與局限性41-42
• 4.1.1 HEED 算法原理41-42
• 4.1.2 HEED 算法局限性42
• 4.2 基于 HEED 協(xié)議的混合傳輸路由算法42-43
• 4.2.1 假設(shè)條件42-43
• 4.2.2 數(shù)學(xué)模型43
• 4.3 算法描述43-44
• 4.4 通信模式能耗分析44-46
• 4.5 仿真結(jié)果及分析46-48
• 4.5.1 仿真環(huán)境46
• 4.5.2 仿真結(jié)果及分析46-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第5章 基于 MIMO 的分簇路由協(xié)議的改進(jìn)49-64
• 5.1 MM-HEED 算法描述50-51
• 5.2 MM-HEED 算法設(shè)置及具體實現(xiàn)步驟51-54
• 5.2.1 簇頭節(jié)點選擇階段51-52
• 5.2.2 協(xié)作節(jié)點選擇階段52-54
• 5.3 MM-HEED 算法傳輸策略54-55
• 5.3.1 路由發(fā)現(xiàn)54
• 5.3.2 數(shù)據(jù)傳輸54
• 5.3.3 路由維護(hù)54-55
• 5.4 算法能耗模型55-57
• 5.5 算法流程圖57-58
• 5.6 MM-HEED 算法的仿真分析58-63
• 5.6.1 仿真環(huán)境58
• 5.6.2 性能評價指標(biāo)58-59
• 5.6.3 仿真結(jié)果及分析59-63
• 5.7 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果71-72
• 致謝72-73

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