隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)的廣泛應(yīng)用,以及自由空間光通信(Free Space Optical,FSO)帶寬高、容量大、安全性好等優(yōu)勢的凸顯,使得兼具兩者優(yōu)勢的無線光傳感器網(wǎng)絡(luò)(Free Space Optical Sensor Network,FSOSN)迅速發(fā)展,并引起越來越多學(xué)者的關(guān)注。與WSN相似,無線光傳感器節(jié)點(diǎn)具有有限的能量、處理能力以及存儲空間等,因此提高節(jié)點(diǎn)的能量利用率,盡可能地延長網(wǎng)絡(luò)生存時間是FSOSN研究的重要方向。分簇算法是其中一項(xiàng)重要的節(jié)能技術(shù)。簇頭節(jié)點(diǎn)對簇成員節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后通過單跳或者多跳的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站,從而有效減少能量消耗。LEACH協(xié)議是一種典型的分簇算法協(xié)議,可以有效減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的能量消耗,但是該協(xié)議存在一些缺陷,如:簇頭節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選取;簇頭節(jié)點(diǎn)選舉過程成不考慮節(jié)點(diǎn)能量和分布位置的影響等。本文針對LEACH協(xié)議的不足,在WSN技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合全向智能天線和無線光傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗模型,分別針對單跳結(jié)構(gòu)和多跳結(jié)構(gòu)的FSOSN進(jìn)行了深入研究。在單跳結(jié)構(gòu)的FSOSN中,簇頭節(jié)點(diǎn)將融合后的數(shù)據(jù)直接交付給基站,但是長距離傳輸將造成較大的能量消耗,使得距離基站較遠(yuǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)因長距離傳輸而提前耗盡能量,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無法連通,監(jiān)測區(qū)域無法覆蓋。在多跳結(jié)構(gòu)的FSOSN中,簇頭節(jié)點(diǎn)以協(xié)作的方式通過多跳傳輸完成與基站之間的通信,這一通信方式使得距離基站較近的節(jié)點(diǎn)因承擔(dān)過多的負(fù)載而能耗過快。本文結(jié)合LEACH協(xié)議,針對兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了相應(yīng)的基于節(jié)點(diǎn)局部能量和距離的分簇算法——LEDBCA(Local Energy and Distance Based Clustering Algorithm)。在簇頭節(jié)點(diǎn)的選舉過程中重點(diǎn)考慮了節(jié)點(diǎn)局部能量和距離基站的遠(yuǎn)近,對閾值公式進(jìn)行改進(jìn),此外,根據(jù)節(jié)點(diǎn)的能量消耗模型和所處位置,計算出使得網(wǎng)絡(luò)局部能量消耗最少的簇半徑,以均衡網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗。最后,通過MATLAB仿真軟件,對兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的LEDBCA進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明,同LEACH協(xié)議相比,不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下相應(yīng)的LEDBCA均減少了網(wǎng)絡(luò)能量消耗、增加了網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)目、延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TN929.1;TP212.9
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)與章節(jié)安排
第二章 自由空間光通信的關(guān)鍵技術(shù)
    2.1 FSO全向智能天線
    2.2 APT技術(shù)
    2.3 FSO通信信道特性分析
        2.3.1 大氣衰減效應(yīng)
        2.3.2 大氣湍流效應(yīng)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分簇算法
    3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
        3.2.1 WSN協(xié)議棧模型
        3.2.2 WSN的基本特點(diǎn)
    3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        3.3.1 平面結(jié)構(gòu)
        3.3.2 分層結(jié)構(gòu)
    3.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中典型的分簇算法協(xié)議
        3.4.1 LEACH協(xié)議
        3.4.2 HEED協(xié)議
        3.4.3 TEEN協(xié)議
        3.4.4 PEGASIS協(xié)議
    3.5 本章小結(jié)
第四章 FSOSN中基于局部能量和距離的單跳分簇算法
    4.1 問題描述
    4.2 FSOSN單跳結(jié)構(gòu)模型
    4.3 能量模型
    4.4 單跳結(jié)構(gòu)FSOSN的LEDBCA
        4.4.1 算法思想
        4.4.2 簇半徑計算
        4.4.3 簇建立階段
        4.4.4 數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸階段
    4.5 算法仿真與分析
        4.5.1 仿真參數(shù)設(shè)定
        4.5.2 場景仿真和分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 FSOSN中基于局部能量和距離的多跳分簇算法
    5.1 問題描述
    5.2 FSOSN多跳結(jié)構(gòu)模型
    5.3 能量模型
    5.4 多跳結(jié)構(gòu)FSOSN的LEDBCA
        5.4.1 算法思想
        5.4.2 簇半徑計算
        5.4.3 簇建立階段
        5.4.4 數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸階段
    5.5 算法仿真分析
        5.5.1 仿真參數(shù)設(shè)定
        5.5.2 場景仿真和分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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2 易湘;大氣激光通信中光強(qiáng)閃爍及其抑制技術(shù)的研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

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本文編號：2837951