本文關(guān)鍵詞：能量有效的無(wú)線傳感網(wǎng)分簇路由協(xié)議研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)從20世紀(jì)70年代發(fā)展至今,得到了越來(lái)越多的重視和應(yīng)用,尤其是近幾年隨著“物聯(lián)網(wǎng)”概念的興起,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療、生活等各個(gè)領(lǐng)域。但由于傳感器節(jié)點(diǎn)的能量受限,使得能量效率成為限制無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最主要因素,因此,設(shè)計(jì)能量有效的路由協(xié)議是十分必要的。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于能量消耗不均衡而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)“熱區(qū)”問(wèn)題,在非均勻分簇的基礎(chǔ)上,綜合考慮網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的剩余能量和相對(duì)位置信息,提出一種基于能耗均衡的非均勻分簇路由協(xié)議(ECBUC協(xié)議)。在選擇候選簇首節(jié)點(diǎn)時(shí)引入能量因子,使剩余能量較高的節(jié)點(diǎn)成為簇首的機(jī)會(huì)更大;在分簇過(guò)程中,根據(jù)簇首距匯聚節(jié)點(diǎn)的距離控制其成簇半徑的大小,從而達(dá)到非均勻分簇的目的;在選擇簇間路由時(shí),綜合各簇首節(jié)點(diǎn)的能量和位置等信息提出路徑影響因子,通過(guò)選擇路徑影響因子更高的節(jié)點(diǎn)來(lái)建立路徑,保證簇間路由的能耗均衡,從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。通過(guò)仿真分析可以驗(yàn)證,ECBUC協(xié)議有效地平衡了網(wǎng)絡(luò)各階段的能耗,與EEUC協(xié)議相比,網(wǎng)絡(luò)生命周期平均延長(zhǎng)了22.29%,協(xié)議性能穩(wěn)定,能很好地適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的可靠性和能量高效利用問(wèn)題,在ECBUC協(xié)議的基礎(chǔ)上,結(jié)合隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)和多路徑路由策略,提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的能量有效多路徑分簇路由協(xié)議(UCBNC協(xié)議),首先,將隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼和多路徑分簇路由結(jié)合,提出了完整的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方案,簇首節(jié)點(diǎn)將來(lái)自簇成員節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合后進(jìn)行編碼,再將生成的多個(gè)編碼包發(fā)送到多條路徑上傳輸,每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)重新編碼轉(zhuǎn)發(fā),直到匯聚節(jié)點(diǎn)可以解碼恢復(fù)出原始數(shù)據(jù);在網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制的設(shè)計(jì)中立足于ECBUC協(xié)議,保留原有的非均勻分簇方法,并將單路徑路由發(fā)展為多路徑路由,增加數(shù)據(jù)的編碼機(jī)會(huì),同時(shí)均衡各節(jié)點(diǎn)的能耗,使數(shù)據(jù)得到可靠、高效的傳輸。UCBNC協(xié)議利用網(wǎng)絡(luò)編碼在提升網(wǎng)絡(luò)性能方面的優(yōu)勢(shì)與非均勻分簇路由均衡能耗的作用,在均衡網(wǎng)絡(luò)能耗的同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸階段的能量效率。在仿真實(shí)驗(yàn)中,將UCBNC協(xié)議與ECBUC協(xié)議和基于ECBUC協(xié)議的多路徑路由協(xié)議進(jìn)行對(duì)比,通過(guò)對(duì)成功交付率、標(biāo)準(zhǔn)化冗余度、標(biāo)準(zhǔn)化能量消耗、網(wǎng)絡(luò)生命周期四個(gè)性能指標(biāo)的比較,驗(yàn)證了UCBNC協(xié)議能夠提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性,在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中可以更加有效地利用能量,提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為:(1)在簇的建立過(guò)程中,首先在簇首預(yù)選階段引入能量因子,使高能量節(jié)點(diǎn)參選的可能性增大;其次通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)算法將網(wǎng)絡(luò)劃分為面積不均等的簇,從而改善網(wǎng)絡(luò)的“熱區(qū)”問(wèn)題,均衡網(wǎng)絡(luò)的能耗。(2)在簇間路由形成階段提出綜合考慮中間節(jié)點(diǎn)剩余能量和相對(duì)位置的路徑影響因子,以協(xié)調(diào)簇間通信的代價(jià)和網(wǎng)絡(luò)的能量分布,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。(3)將隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼與分簇路由結(jié)合,提出完整的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方案,使網(wǎng)絡(luò)編碼在路由過(guò)程中得以實(shí)現(xiàn),針對(duì)分簇型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于部分網(wǎng)絡(luò)編碼的路由機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間可靠、高效地傳輸,提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和能量效率。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 分簇路由 能耗均衡 能量效率 可靠性 網(wǎng)絡(luò)編碼
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究的背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)14-15
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 相關(guān)技術(shù)介紹17-27
• 2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)17-21
• 2.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概念17-18
• 2.1.2 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)18
• 2.1.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)18-21
• 2.2 網(wǎng)絡(luò)編碼21-25
• 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)編碼與路由的比較21-22
• 2.2.2 網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)22-24
• 2.2.3 隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-27
• 第3章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議27-33
• 3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類27-29
• 3.2 幾種典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議29-31
• 3.2.1 分簇路由協(xié)議29-31
• 3.2.2 多路徑路由協(xié)議31
• 3.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)要求31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 能耗均衡的非均勻分簇路由協(xié)議33-45
• 4.1 引言33-34
• 4.2 系統(tǒng)模型34-35
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型34
• 4.2.2 能耗模型34-35
• 4.3 ECBUC路由協(xié)議35-38
• 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)初始階段35
• 4.3.2 簇的建立35-37
• 4.3.3 簇間路由的建立37-38
• 4.4 仿真及分析38-44
• 4.4.1 仿真參數(shù)設(shè)置38-39
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析39-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 基于網(wǎng)絡(luò)編碼的能量有效多路徑分簇路由協(xié)議45-61
• 5.1 引言45
• 5.2 系統(tǒng)模型45-47
• 5.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型45-46
• 5.2.2 性能指標(biāo)46-47
• 5.3 UCBNC路由協(xié)議47-50
• 5.3.1 實(shí)用網(wǎng)絡(luò)編碼方案47-48
• 5.3.2 改進(jìn)的路由機(jī)制48-50
• 5.4 性能分析及仿真50-60
• 5.4.1 性能分析51-56
• 5.4.2 仿真參數(shù)設(shè)置56
• 5.4.3 仿真結(jié)果分析56-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果69-71
• 致謝71

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