论文题目: 传感器网络关键算法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理海洋学
作者: 郭忠文
导师: 唐功友
关键词: 传感器网络,中继网络,分簇网络,时钟同步,水下传感器网络
文献来源: 中国海洋大学
发表年度: 2005
论文摘要: 传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,它综合了传感器技术、微机电系统和网络技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并对其进行处理,将信息传送到用户。在军事、环境、医学、空间探索以及工业、民用和家庭网络等领域具有广泛的应用前景。科学家预言传感器网络将成为新世纪人们生活的重要组成部分。传感器网络主要使用无线电技术进行通信,与传统的无线网络不同,因为它们通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中,电池无法进行充电,设计有效的协议及算法延长网络的生存周期成为无线传感器网络的核心问题。因此目前的无线网络、自组织网络(Ad-hoc)以及蓝牙网络的协议理论不适合于传感器网络,针对传感器网络应用模型、协议及算法的研究成为当今研究的热点问题。 本文主要在以下5个方面进行了研究: 1)在LEACH(LOW Energy Adaptive Clustering Hierarchy)基础上给出了LEACH中最优簇首数目计算公式应用的限定条件,提出了比此限定条件更宽的新的最优簇首数目计算公式,证明了在新的限定条件下传感器网络生存期最长。通过仿真验证了在同样的簇首数目条件下,传感器网络的耗能与簇首位置分布有关,在簇首分布均匀的情况下能量消耗较小,提出了选择均匀分布簇首的递归算法,对算法复杂度进行了分析并利用仿真验证了算法的有效性。 2)提出了供移动对象之间通信的中继传感器网络应用模型,对运动对象通信的命中率参数进行了理论分析,给出了针对这种模型、基于邮箱的拉模式与推模式算法性能对比的临界条件,为算法的选择提供了理论依据。为了进一步提高通信效率,对该模型网络的区域划分方案进行了研究,提出了满足命中率的关于区域划分的理论参考公式。 3)参考蓝牙无线自组织网络的研究背景,对传感器网络的数据包调度和路由算法进行了研究,从理论上证明了AFP算法优于RR算法。提出了一种新的适合传感器网络的RTSA调度算法和MSRT路由算法,经仿真验证了算法具有较高的调度命中率和平均线路利用率,因此该算法更节能,具有更长的网络生存期。 4)对传感器网络的时钟同步问题进行了研究。时钟同步是任何分布式系统
论文目录:
0 前言
1 分簇相关理论及算法
1．1 一种面向监测的传感器网络应用模型
1．2 传感器网络能量消耗模型
1．3 一种新的最优簇首数目计算公式
1．3．1 研究背景
1．3．2 问题的提出
1．3．3 新的最优簇首数目计算公式
1．3．4 推论及证明
1．4 均匀分簇算法
1．4．1 簇首均匀分布时消耗能量较少
1．4．2 均匀分簇算法的基本思想
1．4．3 算法描述及仿真验证
1．5 总结
2 中继网络模型、理论及算法
2．1 概述
2．2 移动Agent研究简介
2．3 推模式与拉模式
2．4 两种模式的性能比较
2．4．1 定义与假定
2．4．2 两种模式算法性能比较
2．5 基于区域划分的推模式通信算法
2．5．1 消息发送过程
2．5．2 通信算法
2．6 Mailbox和AddrBook的迁移和维护算法
2．7 基于区域划分命中率分析
2．8 仿真结果
3 数据包的调度与路由
3．1 概述
3．2 AFP算法及系统模型
3．2．1 组建散列网
3．2．2 散列网系统模型
3．2．3 AFP算法
3．3 AFP算法的理论证明
3．3．1 名词
3．3．2 假定
3．3．3 AFP算法正确性证明
3．4 微微网内调度及散列网路由算法
3．4．1 微微网内的调度算法
3．4．2 散列网路由算法
3．4．3 算法仿真
3．5 总结
4 基于事件触发的时钟同步算法
4．1 概述
4．2 时钟同步原理
4．3 时钟同步算法
4．3．1 同步触发及结束
4．3．2 基站与簇首节点同步
4．3．3 簇内同步
4．3．4 触发时刻时间修正
4．4 误差分析
4．4．1 数据包传输延迟分解
4．4．2 基于CSMA协议误差分析
4．5 性能分析
5 水下传感器网络分簇
5．1 概述
5．2 海洋探测网络结构模型
5．3 水下传感器网络分簇
5．3．1 水下通信能量模型
5．3．2 水下最优簇首数计算
5．3．3 基于分簇算法的能量优化策略
6 总结与展望
致谢
参考文献
作者论文发表情况
发布时间: 2005-10-26
参考文献
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