基于網(wǎng)格能量均衡的WSN拓?fù)淇刂扑惴ㄑ芯?/H1>
發(fā)布時間：2020-06-18 10:19
【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的信息網(wǎng)絡(luò),在環(huán)境的監(jiān)測和預(yù)報、醫(yī)療護(hù)理、軍事領(lǐng)域、智能家居等領(lǐng)域擁有特殊的作用和意義。但能耗不均衡造成WSN節(jié)點的提前死亡,縮短了 WSN的生命周期,制約了 WSN持久廣泛的應(yīng)用。因此,如何解決能耗不均衡的問題并延長網(wǎng)絡(luò)生命周期是研究重點。本文的主要工作內(nèi)容如下:(1)首先闡述了 WSN的研究背景、應(yīng)用領(lǐng)域和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),接著闡述了拓?fù)淇刂频难芯楷F(xiàn)狀和發(fā)展,并對LEACH算法的缺點進(jìn)行分析,并闡述目前的LEACH算法、睡眠調(diào)度算法和拓?fù)渚S護(hù)的研究現(xiàn)狀。(2)提出基于網(wǎng)格能量均衡的LEACH算法(LEACH based on Grid Energy Equalization,LEACH-GEE)。LEACH-GEE充分考慮節(jié)點剩余能量和距離的因素,通過在基站一定范圍內(nèi)的節(jié)點與基站直接通信的方式,讓基站為節(jié)點分擔(dān)能耗;并在簇內(nèi)選取二級簇頭為一級簇頭分擔(dān)能耗,做到平衡節(jié)點能量消耗。仿真證明此算法可以有效延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。(3)提出基于網(wǎng)格的分簇睡眠調(diào)度算法(Grid-based Clustering Sleep Scheduling Algorithm,GBCSSA)。GBCSSA將待檢測區(qū)域分割成大小均等的網(wǎng)格,網(wǎng)格內(nèi)的節(jié)點形成一個簇結(jié)構(gòu),并將節(jié)點到基站距離和剩余節(jié)點能量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)選出簇頭,然后簇頭計算各個節(jié)點權(quán)值大小,權(quán)值大小由節(jié)點剩余能量、節(jié)點鄰居結(jié)點數(shù)和整體節(jié)點的平均能量決定,每一輪都對權(quán)值最大的節(jié)點進(jìn)行冗余判斷,如果它符合標(biāo)準(zhǔn),便進(jìn)入休眠狀態(tài)。仿真表明,此算法應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度越大,節(jié)能效果越好。(4)提出基于局部的可移動性拓?fù)渚S護(hù)算法(Local-based Mobility Topology Maintenance Algorithm,LBMTMA)。移動節(jié)點對重要節(jié)點實時監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)節(jié)點不適宜繼續(xù)承擔(dān)重要工作時便向該重要節(jié)點移動,提前修補網(wǎng)絡(luò)。將此拓?fù)渚S護(hù)算法和前文提到的兩種算法相結(jié)合,仿真表明此拓?fù)渚S護(hù)算法可以有效延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【圖文】：
２無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)逡逑２．１無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑圖１是ＷＳＮ的構(gòu)成簡化圖。逡逑互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星或邐ｄ逡逑移動通彳ｙ網(wǎng)＾邋｜＼邐／邐0邐＼逡逑“邋＼邐，邋ｒ邋°邋°邋°邋0邋ａ逡逑用戶管理節(jié)點‘邐＼0邋＾邋＾邐＾邋ｊ逡逑圖１邋ＷＳＮ系統(tǒng)模型逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｔｈｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ＷＳＮ逡逑大量的傳感器感知節(jié)點作為ＷＳＮ的子成員被隨機部署在待測區(qū)域，節(jié)點開逡逑始工作對各項待測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，與此同時，通過單跳、多跳協(xié)同的方式憑借己逡逑連接的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或者衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等其他通信網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)整合到ｓｉｎｋ節(jié)點，逡逑ｓｉｎｋ節(jié)點對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、分析和解析，方便用戶管理節(jié)點處觀測到數(shù)逡逑據(jù)的變化趨勢，當(dāng)數(shù)據(jù)接近設(shè)定好的閾值時，發(fā)出警告并及時采取合理的措施，逡逑以上是ＷＳＮ的整體運作流程。逡逑構(gòu)成ＷＳＮ的基本功能單元是各個傳感器感知節(jié)點。ＷＳＮ中數(shù)據(jù)的采集和逡逑發(fā)送任務(wù)都是依賴傳感器感知節(jié)點完成的，因此傳感器感知節(jié)點是網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)逡逑容。逡逑ＷＳＮ感知節(jié)點主要包括以下幾個單元：傳感單元（Ｓｅｎｓｉｎｇ邋Ｕｎｉｔ
向下傳送控制包到個別傳感器節(jié)點，所以通信狀態(tài)（信息發(fā)送狀態(tài)加信息接收狀逡逑態(tài)）是所有狀態(tài)中消耗能量最高的，因此，通信能耗是國內(nèi)外學(xué)者能量管理研究逡逑的重點。而且從圖４中可以看到，空閑狀態(tài)下的節(jié)點消耗能量和信息發(fā)送狀態(tài)、逡逑信息接收狀態(tài)的消耗能量基本持平，那么如果可以通過節(jié)點調(diào)度的方法將空閑狀逡逑態(tài)的節(jié)點轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)，用最佳方案調(diào)整整個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的丨：作機制（喚醒／睡逡逑眠）轉(zhuǎn)換過程，對減少節(jié)點能量消耗有直接的積極作用，意識到這？點的學(xué)者們逡逑提出了睡眠節(jié)點調(diào)度的拓?fù)淇刂品椒�。逡逑睡眠�?jié)點調(diào)度算法十分適合被應(yīng)用在ＷＳＮ檢測長時間不變｛Ｉ邋Ｉ偶爾突變的情逡逑況，如山區(qū)火災(zāi)，在很長的時間里，山區(qū)溫度都是在正常的丨Ｘ：間Ｍ隨T 間進(jìn)行規(guī)逡逑律的變化，此時，就可以關(guān)掉部分節(jié)點。除此之外，睡眠節(jié)點調(diào)度算法還有廣泛逡逑的應(yīng)用，其中之一就是目標(biāo)跟蹤。在該應(yīng)用中，用戶僅對某個事件的發(fā)生感興趣，逡逑例如在戰(zhàn)斗中入侵者或敵方坦克的移動。具體而言，目標(biāo)跟蹤場景可被分為監(jiān)視逡逑和跟蹤的兩個階段。在監(jiān)視狀態(tài)期間 【參考文獻(xiàn)】
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1 王春梅;;一種基于LEACH-C改進(jìn)的能量有效分簇協(xié)議[J];通信技術(shù);2015年06期
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3 劉珂;楊鋒英;;基于模糊K均值和自適應(yīng)混合蛙跳算法的分簇路由設(shè)計[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年01期
4 門順治;孫順遠(yuǎn);徐保國;;基于PSO的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非均勻分簇雙簇頭路由算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2014年09期
5 廖志宏;譚琨;杜培軍;李二珠;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和遙感技術(shù)結(jié)合監(jiān)測煤礦環(huán)境地質(zhì)[J];測繪科學(xué);2013年04期
6 李曉鴻;林惠敏;張大方;;基于拓?fù)渚S持時間的移動自組網(wǎng)拓?fù)淇刂芠J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2013年07期
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8 胥楚貴;鄧曉衡;;無線傳感網(wǎng)中基于喚醒機制的覆蓋洞修復(fù)方法[J];計算機應(yīng)用;2012年06期
9 胥楚貴;鄧曉衡;鄒豪杰;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞修復(fù)策略[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2010年02期
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2 沈瑋娜;基于模糊控制方法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂蒲芯縖D];長春工業(yè)大學(xué);2018年
本文編號：2719101
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2719101.html
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【圖文】：
２無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)逡逑２．１無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑圖１是ＷＳＮ的構(gòu)成簡化圖。逡逑互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星或邐ｄ逡逑移動通彳ｙ網(wǎng)＾邋｜＼邐／邐0邐＼逡逑“邋＼邐，邋ｒ邋°邋°邋°邋0邋ａ逡逑用戶管理節(jié)點‘邐＼0邋＾邋＾邐＾邋ｊ逡逑圖１邋ＷＳＮ系統(tǒng)模型逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｔｈｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ＷＳＮ逡逑大量的傳感器感知節(jié)點作為ＷＳＮ的子成員被隨機部署在待測區(qū)域，節(jié)點開逡逑始工作對各項待測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，與此同時，通過單跳、多跳協(xié)同的方式憑借己逡逑連接的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或者衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等其他通信網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)整合到ｓｉｎｋ節(jié)點，逡逑ｓｉｎｋ節(jié)點對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、分析和解析，方便用戶管理節(jié)點處觀測到數(shù)逡逑據(jù)的變化趨勢，當(dāng)數(shù)據(jù)接近設(shè)定好的閾值時，發(fā)出警告并及時采取合理的措施，逡逑以上是ＷＳＮ的整體運作流程。逡逑構(gòu)成ＷＳＮ的基本功能單元是各個傳感器感知節(jié)點。ＷＳＮ中數(shù)據(jù)的采集和逡逑發(fā)送任務(wù)都是依賴傳感器感知節(jié)點完成的，因此傳感器感知節(jié)點是網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)逡逑容。逡逑ＷＳＮ感知節(jié)點主要包括以下幾個單元：傳感單元（Ｓｅｎｓｉｎｇ邋Ｕｎｉｔ
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本文編號：2719101
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