無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過傳感器節(jié)點能感知物理世界的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,同時能實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)信息與網(wǎng)絡(luò)信息的連接,所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在目標(biāo)追蹤、醫(yī)療護理和軍事等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。由于傳感器節(jié)點分布環(huán)境的不確定,實時保證這些節(jié)點的能量供應(yīng)仍是目前難以解決的問題。如何有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗,如何均衡網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的能量消耗,如何提高算法效率,從而有效延長網(wǎng)絡(luò)壽命時間是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議設(shè)計所要解決的主要問題。針對上述問題,本文做了如下工作:1.針對節(jié)點數(shù)目較少的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),提出了改進的遺傳算法來設(shè)計網(wǎng)絡(luò)路由。該算法選用了適合于路由協(xié)議的編碼策略,從節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗的角度給出適應(yīng)度函數(shù),用以提高查找最優(yōu)路徑的效率。為了更有效地增加種群個體的多樣性,節(jié)約網(wǎng)絡(luò)有效能量,對遺傳算法中選擇、交叉、變異操作也作了相應(yīng)的改進,這樣尋找的最優(yōu)路徑不易早熟,能夠提高搜索最優(yōu)路徑的效率并能有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗。2.針對節(jié)點數(shù)目較多的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),尋找該網(wǎng)絡(luò)的全局最優(yōu)路徑,上述遺傳算法存在著大規(guī)模路由計算能力較低和早熟問題,對此本文在遺傳算法的基礎(chǔ)上引入單純形法搜索最優(yōu)路徑。由于單純形法以梯度方式可以解決大規(guī)模路由計算問題,可有效... 

【文章來源】：安徽理工大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇｕｒｅ?１?ｎｅｔｗｏｒｋ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??

都具有四個基本功能：數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸和能量供應(yīng)，因此傳感器節(jié)點的模??塊基本相同有：傳感器模塊、中央處理模塊、通信模塊和能量供應(yīng)模塊。普通傳??感器節(jié)點結(jié)構(gòu)具體如圖２所示。??傳感器模塊利用集成的傳感器感知環(huán)境的變化，將周圍的環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為數(shù)??據(jù)信息。如集成溫度傳感器的節(jié)點會由于溫度的變化而導(dǎo)致傳感器發(fā)生物理變化，??然后通過傳感器模塊中的ＡＤＣ將物理信號轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的電信號；中??央處理器模塊如ＣＰＵ在計算機中一樣，在傳感器節(jié)點中占有重要地位，該模塊包??含處理器和存儲器這兩個部分。通信模塊的功能是實現(xiàn)不同傳感器節(jié)點之間信息??通信，為了降低能耗一般采用Ｚｉｇｂｅｅ或者藍牙的方式。傳感器節(jié)點中各個模塊的??執(zhí)行都需要有能量的供應(yīng)，而且由于每個傳感器節(jié)點的能量都是有限的，這突出??能量供應(yīng)這個模塊的重要性。能量供應(yīng)模塊的性能決定了傳感器節(jié)點的生命周期，??當(dāng)然通過算法優(yōu)化使得各個模塊的能耗均衡從而延長節(jié)點的生命周期。??－７?－??

計的路由協(xié)議能在大量節(jié)點加入或者死亡的情況下仍能自適應(yīng)的正常工作。當(dāng)眾??多傳感器節(jié)點在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)發(fā)生加入、離開或者移動時，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都會發(fā)??生改變，為了不影響網(wǎng)絡(luò)正常工作，就要求路由協(xié)議具有較好的拓展性，能根據(jù)??網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的改變做相應(yīng)的調(diào)整。??３）以數(shù)據(jù)為中心的路徑??針對傳感器數(shù)據(jù)的不同，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也會存在差異，那么需要設(shè)計相應(yīng)的路??由協(xié)議的要求也會多種多樣。路由協(xié)議設(shè)計的主要依據(jù)是數(shù)據(jù)，客戶只關(guān)心自己??所需的數(shù)據(jù)，不過問數(shù)據(jù)來自哪個傳感器節(jié)點［２７］。??２．２．２網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類??設(shè)計什么樣類型的路由協(xié)議，決定著網(wǎng)絡(luò)通過什么樣的方式將采集到的數(shù)據(jù)??信息傳送給目的節(jié)點。與傳統(tǒng)以ＱｏＳ為中心的網(wǎng)絡(luò)不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過高??效率的通信路徑傳送信息，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)能量的利用率。根據(jù)以數(shù)據(jù)為中心??的應(yīng)用型網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)的資源有限和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特殊的特點，網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議從網(wǎng)絡(luò)拓??撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工作特性這兩個方面進行分類。如圖３所示??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低能耗分簇優(yōu)化算法研究[D]. 彭志強.湘潭大學(xué) 2016
[3]基于遺傳算法的無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議研究[D]. 周曉明.南昌大學(xué) 2015
[4]基于能量均衡的機會路由協(xié)議研究[D]. 謝強.太原科技大學(xué) 2013
[5]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及蟻群算法的WSN分簇路由算法研究[D]. 劉振.江西理工大學(xué) 2012
[6]基于遺傳算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[D]. 馬慧慧.長春理工大學(xué) 2010
[7]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法研究[D]. 蔡烽.上海交通大學(xué) 2008



本文編號：3008634