无线传感器网络中助理簇头机制研究

论文摘要

无线传感器网络是二十一世纪最有影响力的技术之一,被广泛应用于军事与民用等领域,也是当前研究的热点问题。WSN一般情况下是由大量紧密散布的传感器节点所构成,节点的能源、计算能力和带宽都十分有限,传统的路由协议并不适合无线传感器网络。设计有效节能,可延长网络生命周期的路由协议成了无线传感器网络研究的一重点问题。无线传感器网络多采用分簇的结构。在网络建立的时候,把网络划分为若干个簇,每一个簇内,都有一个簇头节点与若干个非簇头节点。簇头节点是承担簇与簇之间的数据转发,收集簇内成员节点发来的数据,以及分配簇内资源。簇里的成员节点要监测,收集与处理数据。本文主要工作：在基于分簇算法的无线传感器网络中,簇头的能量消耗要远远高于簇内的成员节点。首先是以LEACH为基础,提出了助理簇头算法(ASCH),对其进行改进,其思想是在某些相应的簇内的成员节点中产生助理簇头,由其分担簇头节点的负担,这对降低簇头能量消耗具有极大帮助。此算法先根据簇头节点的自身条件动态的确定簇内是否需要产生助理簇头；然后在需要产生助理簇头的簇内选择合适的成员节点成为助理簇头。之后,又将助理簇头思想应用于PEGASIS算法中,先根据链首节点的自身剩余能量情况决定是否需产生助理簇头,如果需要,则在链上节点中选出合适的节点成为助理簇头ASCH。实验结果表明,该算法与LEACH和PEGASIS算法相比,能耗更加均衡,有效的降低了网络能耗,延长了网络生命周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络的概念
• 1.2 无线传感器网络研究与应用现状
• 1.3 无线传感器网络面临的挑战
• 1.4 无线传感器网络的发展趋势
• 1.5 本文的主要研究工作
• 第二章 无线传感器网络的结构与特点
• 2.1 无线传感器网络体系结构
• 2.1.1 无线传感器网络结构
• 2.1.2 无线传感器网络节点结构
• 2.2 无线传感器网络特点
• 2.3 无线传感器网络拓扑结构
• 第三章 无线传感器网络中的相关路由协议
• 3.1 以数据为中心的平面路由协议
• 3.1.1 Flooding协议和Gossiping协议
• 3.1.2 SPIN协议
• 3.1.3 定向扩散
• 3.2 层次路由协议
• 3.2.1 LEACH协议
• 3.2.2 HEED协议
• 3.2.3 TEEN和APTEEN协议
• 3.2.4 PEGASIS协议
• 3.3 其他路由协议介绍
• 第四章 基于LEACH的助理簇头分簇算法
• 4.1 问题的提出
• 4.2 助理簇头ASCH算法
• 4.2.1 网络模型
• 4.2.2 ASCH的产生阈值
• 4.2.3 簇内产生ASCH
• 4.2.4 算法描述
• 4.3 仿真实验
• 第五章 基于PEGASIS的助理簇头改进算法
• 5.1 PEGASIS简述
• 5.2 问题的提出
• 5.3 改进的算法
• 5.3.1 算法简述
• 5.3.2 网络模型
• 5.3.3 助理簇头ASCH的产生
• 5.3.4 ASCH产生的流程图
• 5.4 仿真实验结果
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间发表论文目录）