作為陸地?zé)o線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的延伸,三維水下傳感器網(wǎng)絡(luò)因其在海洋領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用引起了學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注�？紤]到三維水下環(huán)境的復(fù)雜性以及三維水下傳感器節(jié)點(diǎn)間的通信方式與陸地?zé)o線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)間通信方式的差異性,三維水下傳感器網(wǎng)絡(luò)與陸地?zé)o線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)存在著很大差異。三維水下傳感器網(wǎng)絡(luò)具有先天的通信信道窄、數(shù)據(jù)傳輸慢、誤碼率高、數(shù)據(jù)傳輸延遲大等問(wèn)題,并且惡劣的水下環(huán)境、傳感器節(jié)點(diǎn)部署難度之大、待監(jiān)測(cè)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)性之強(qiáng)以及水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性和可靠性弱等特點(diǎn)為三維水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究帶來(lái)的新的挑戰(zhàn)。本文主要研究水下傳感器節(jié)點(diǎn)的兩種不同的部署策略以及對(duì)應(yīng)部署策略下的數(shù)據(jù)路由算法以達(dá)到整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。首先,本文提出了三維水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)球體分層部署策略,并對(duì)球體均勻分層部署和非均勻分層部署進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡研究,提出了適用于球體非均勻分層部署策略的路由算法以達(dá)到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最佳負(fù)載均衡。其次,提出了在三維水下傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分層部署前提下中繼節(jié)點(diǎn)輪換部署策略,并研究出在中繼節(jié)點(diǎn)輪換和非輪換條件下達(dá)到網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡時(shí)各節(jié)點(diǎn)所需要滿(mǎn)足的條件。理論上證明了中繼節(jié)點(diǎn)輪換條件下更容易滿(mǎn)足整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均... 

【文章來(lái)源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水下傳感器節(jié)點(diǎn)均勻網(wǎng)格部署圖

第3章基于節(jié)點(diǎn)非均勻部署負(fù)載均衡研究15圖3-2傳感器節(jié)點(diǎn)均勻球形部署模擬圖圖3-3傳感器節(jié)點(diǎn)非均勻球形部署模擬圖圖3-4節(jié)點(diǎn)均勻球形部署結(jié)構(gòu)圖圖3-5節(jié)點(diǎn)非均勻分層部署結(jié)構(gòu)圖圖3-4,3-5分別表示傳感器節(jié)點(diǎn)均勻球形部署和非均勻球形部署結(jié)構(gòu)圖。特殊中繼節(jié)點(diǎn)（SRN）周?chē)墓?jié)點(diǎn)通過(guò)單跳或者多跳的方式將自身感知的數(shù)據(jù)傳送給SRN，然后SRN將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給地方基站，地面基站再通過(guò)通信衛(wèi)星將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如圖2-1所示。傳感器節(jié)點(diǎn)均勻球形部署與非均勻分層部署的主要區(qū)別在于：前者節(jié)點(diǎn)均勻的部署在球形區(qū)域內(nèi)，外層的節(jié)點(diǎn)將感知的數(shù)據(jù)向球心方向轉(zhuǎn)發(fā)，那么這會(huì)造成距離球心比較近的節(jié)點(diǎn)需要中繼距離球心比較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)傳遞的數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致離球心比較近的節(jié)點(diǎn)快速消耗其裝配的能量，造成網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞的現(xiàn)象，因此會(huì)使整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)停止工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)停止工作后，離SRN較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)還擁有相當(dāng)多的能量，這樣會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量的大量浪費(fèi)。后者的非均勻分層部署就能避免網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞的現(xiàn)象發(fā)生。非均勻分層部署是指根據(jù)網(wǎng)路規(guī)模以及網(wǎng)絡(luò)層數(shù)來(lái)決定在每一層上部署不同數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)，在內(nèi)層（離SRN較近網(wǎng)絡(luò)層）中部署較多的傳感器節(jié)點(diǎn)以緩解內(nèi)層節(jié)點(diǎn)中繼外層節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的壓力，外層部署相對(duì)少量的傳感器節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儾恍枰蛐枰倭康霓D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的壓力較小，消耗能量的速度相對(duì)較慢，從而實(shí)現(xiàn)能量效率最大化，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。ORSRNSpecialRelayNodeOrdinaryNodeRoutingPathxyzVdxdydzinOSpecialRelayNodeOrdinaryNodeRoutingPathxyzBoundaryofadjacentAGR

第3章基于節(jié)點(diǎn)非均勻部署負(fù)載均衡研究15圖3-2傳感器節(jié)點(diǎn)均勻球形部署模擬圖圖3-3傳感器節(jié)點(diǎn)非均勻球形部署模擬圖圖3-4節(jié)點(diǎn)均勻球形部署結(jié)構(gòu)圖圖3-5節(jié)點(diǎn)非均勻分層部署結(jié)構(gòu)圖圖3-4,3-5分別表示傳感器節(jié)點(diǎn)均勻球形部署和非均勻球形部署結(jié)構(gòu)圖。特殊中繼節(jié)點(diǎn)（SRN）周?chē)墓?jié)點(diǎn)通過(guò)單跳或者多跳的方式將自身感知的數(shù)據(jù)傳送給SRN，然后SRN將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給地方基站，地面基站再通過(guò)通信衛(wèi)星將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如圖2-1所示。傳感器節(jié)點(diǎn)均勻球形部署與非均勻分層部署的主要區(qū)別在于：前者節(jié)點(diǎn)均勻的部署在球形區(qū)域內(nèi)，外層的節(jié)點(diǎn)將感知的數(shù)據(jù)向球心方向轉(zhuǎn)發(fā)，那么這會(huì)造成距離球心比較近的節(jié)點(diǎn)需要中繼距離球心比較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)傳遞的數(shù)據(jù)，會(huì)導(dǎo)致離球心比較近的節(jié)點(diǎn)快速消耗其裝配的能量，造成網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞的現(xiàn)象，因此會(huì)使整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)停止工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)停止工作后，離SRN較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)還擁有相當(dāng)多的能量，這樣會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量的大量浪費(fèi)。后者的非均勻分層部署就能避免網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞的現(xiàn)象發(fā)生。非均勻分層部署是指根據(jù)網(wǎng)路規(guī)模以及網(wǎng)絡(luò)層數(shù)來(lái)決定在每一層上部署不同數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)，在內(nèi)層（離SRN較近網(wǎng)絡(luò)層）中部署較多的傳感器節(jié)點(diǎn)以緩解內(nèi)層節(jié)點(diǎn)中繼外層節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的壓力，外層部署相對(duì)少量的傳感器節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儾恍枰蛐枰倭康霓D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的壓力較小，消耗能量的速度相對(duì)較慢，從而實(shí)現(xiàn)能量效率最大化，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。ORSRNSpecialRelayNodeOrdinaryNodeRoutingPathxyzVdxdydzinOSpecialRelayNodeOrdinaryNodeRoutingPathxyzBoundaryofadjacentAGR

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水下無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展[J]. 郭忠文,羅漢江,洪鋒,楊猛,倪明選.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2010(03)
[2]水下移動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J]. 呂超,王碩,譚民.  控制與決策. 2009(06)
[3]無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J]. 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2005(01)

博士論文
[1]無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗平衡策略研究[D]. 張婧.吉林大學(xué) 2015

碩士論文
[1]水下無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署研究[D]. 汪輝.浙江大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3257720