基于拓扑控制的无线传感器网络节能技术的研究

论文摘要

无线传感器网络是一种新的信息获取和处理技术,是计算机科学技术的一个新的研究领域。由于其在许多应用领域中具有重要的实用价值,已成为学术界的研究热点。由于无线传感器网络节点的微型化,节点的电池能量有限,而且由于物理限制难以给节点更换电池,所以传感器节点的电池能量限制成为整个传感器网络设计最关键的约束之一,它直接决定了网络的工作寿命。本文就无线传感器网络的节能技术展开了讨论,并且针对节能的关键技术之一,无线传感器网络的休眠算法进行了深入的研究,提出了密度支配的节点休眠算法,通过仿真验证了此算法对节能的有效性。在休眠算法的基础上又针对无线传感器网络的成簇算法提出了改进的LEACH算法并通过仿真验证了算法的可行性和有效性。本文首先介绍了无线传感器网络的研究背景以及国内外研究现状,并对论文的思路和内容安排做了简要的介绍。然后对无线传感器网络的概念,体系结构以及应用范围做了介绍。接着讨论了无线传感器网络的节能策略,包括节点层面的功率控制技术等节能技术,网络层面的各种节能技术。接下来提出了基于密度支配的休眠算法,并描述了仿真过程以及仿真的结果,证明了此算法对节能的贡献。最后在休眠算法实现的前提下提出了基于最大剩余能量的成簇算法,更进一步的减少了网络的能量消耗,并通过仿真验证了此算法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究思路和内容安排
• 第二章 无线传感器网络的概述
• 2.1 无线传感器网络的概念
• 2.2 无线传感器网络的体系结构
• 2.2.1 传感器网络结构
• 2.2.2 传感器节点的结构
• 2.2.3 无线传感器网络的协议
• 2.3 无线传感器网络的应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 无线传感器网络的节能策略
• 3.1 无线传感器网络能源敏感技术的必要性
• 3.2 传感器节点层面的节能技术
• 3.2.1 处理模块的节能技术
• 3.2.2 通信模块的节能策略
• 3.3 无线传感器网络层面的节能技术
• 3.3.1 拓扑控制
• 3.3.2 网络聚类
• 3.3.3 数据融合
• 3.3.4 IEEE802.15.4 标准
• 3.4 本章小节
• 第四章 基于密度支配的休眠算法
• 4.1 无线传感器网络的节点休眠算法
• 4.2 传统的冗余节点判定算法
• 4.2.1 DITIAN 算法
• 4.2.2 CCP 算法
• 4.2.3 Chi-fu huang 算法
• 4.3 基于密度支配的休眠算法
• 4.3.1 覆盖分类研究
• 4.3.2 冗余节点的判定算法
• 4.3.3 节点的休眠调度机制
• 4.4 仿真实现与性能分析
• 4.4.1 仿真环境
• 4.4.2 与Ditian 算法活动节点数目对比
• 4.4.3 与Ditian 算法工作寿命对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于最大剩余能量的无线传感器网络成簇算法
• 5.1 无线传感器网络的成簇算法
• 5.2 LEACH 算法介绍
• 5.2.1 LEACH 总体体系结构
• 5.3 基于最大剩余能量的成簇算法的提出
• 5.3.1 网络模型
• 5.3.2 算法设计
• 5.3.3 算法分析
• 5.4 仿真实现与性能分析
• 5.4.1 仿真环境
• 5.4.2 与LEACH 网络寿命对比
• 5.4.3 与LEACH 平衡指数（LBF）对比
• 5.5 本章小节
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文研究工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果