无线传感器网络的能量有效性路由算法研究

无线传感器网络的能量有效性路由算法研究

论文摘要

无线传感器网络在军用、环境监测、智能家居和精细农业等方面具有巨大的应用前景,并被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。无线传感器网络通常节点规模大、工作环境复杂甚至危险、节点有能量受限且难以补充、存储空间及计算能力低等特点,因此,如何设计高效节能的无线传感器网络路由算法以延长网络的生命周期,成为了人们研究的热点。本文着重研究了无线传感器网络的节能路由算法,主要做了如下工作:(1)提出了一种改进的分簇路由算法:利用自由空间信道模型和多径衰落信道模型实时地确定最优分簇数;簇头的选举首轮由基站指定,其余的则通过在簇内节点的最后数据包中“捎带”其当前剩余能量值,由簇头比较并选择其值最大的节点担任;簇内数据传输采用单跳的方式;簇头节点之间构造路由信息表,通过选择权值(梯度值、当前剩余能量、传输距离)最小的路径实现数据从簇头到基站的传输。仿真实验表明,该算法比LEACH算法具有更低的能量开销、并能较好地均衡节点的能耗、延长了网络的生命周期。(2)传感器网络节点通常通过飞行器部署,节点分布稠密不均,针对节点分布较为稀疏而引起的簇内单跳传输距离过大的问题,提出了一种最小平均能量消耗路由算法。算法在簇头节点的下层建立联络节点,远距离的节点通过自动调整以较小的发射功率将数据发送到联络节点,进行简单的数据融合之后再发送到簇头节点。仿真结果表明,该算法能有效的减少网络的平均能量消耗,达到了节约能量、延长网络生命周期的目标。(3)针对网络中由于节点分布过于密集而引起的通信干扰及数据包重传等问题,提出了一种分组环形拓扑控制路由算法。算法将节点进行分组,然后在分组内形成双向环形的拓扑结构,一个时间片内除工作节点之外的其余节点均处于睡眠状态。分析与仿真表明,该算法能较好的实现节约能量、达到延长网络生命周期的目标。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.1.1 无线传感器网络简介
  • 1.1.2 课题研究的意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 研究工作及论文的主要内容
  • 1.3.1 本文主要研究工作
  • 1.3.2 本文的组织结构
  • 第2章 无线传感器网络概述及典型路由算法
  • 2.1 无线传感器网络的概念及特点
  • 2.1.1 无线传感器网络的概念
  • 2.1.2 无线传感器网络的特点
  • 2.2 无线传感器网络的组成结构
  • 2.2.1 无线传感器网络的体系结构
  • 2.2.2 无线传感器网络的节点结构
  • 2.3 无线传感器网络的通信模型及通信协议栈
  • 2.3.1 无线传感器网络的通信模型
  • 2.3.2 无线传感器网络的通信协议栈
  • 2.4 无线传感器网络路由协议的研究
  • 2.4.1 典型平面路由算法
  • 2.4.2 典型层次路由算法
  • 2.5 小结
  • 第3章 一种改进的节能分簇路由算法的研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 问题分析
  • 3.2.1 基于LEACH 的固定聚类路由算法的基本思想
  • 3.2.2 基于LEACH 的固定聚类路由算法的不足之处
  • 3.3 一种节能的分簇路由算法
  • 3.3.1 算法设计目标
  • 3.3.2 算法模型和假设
  • 3.3.3 算法设计思想
  • 3.3.4 算法具体步骤的描述
  • 3.4 算法的可行性分析
  • 3.4.1 最优分簇数的确定
  • 3.4.2 固定分簇区域的划分
  • 3.4.3 簇头节点的选举
  • 3.4.4 路由信息表的构造
  • 3.5 仿真实验与性能分析
  • 3.5.1 仿真平台
  • 3.5.2 算法仿真
  • 3.5.3 性能分析
  • 3.6 小结
  • 第4章 一种最小平均能量消耗路由算法的研究
  • 4.1 研究概述
  • 4.2 问题分析
  • 4.3 一种最小平均能量消耗路由算法
  • 4.3.1 算法模型和假设
  • 4.3.2 算法设计思想及具体实现步骤
  • 4.4 算法仿真与性能分析
  • 4.5 小结
  • 第5章 一种分组环形拓扑控制路由算法的研究
  • 5.1 问题的提出
  • 5.2 算法设计的必要性
  • 5.3 一种分组环形拓扑控制路由算法的设计
  • 5.3.1 算法模型和假设
  • 5.3.2 算法设计思想
  • 5.3.3 算法的具体实现步骤
  • 5.4 算法仿真与性能分析
  • 5.5 小结
  • 结论
  • 论文工作总结
  • 不足之处及未来研究的方向
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

    • [1].几种典型无线传感器网络中的自身定位算法[J]. 巴音郭楞职业技术学院学报 2012(02)
    • [2].浅析无线传感器网络技术的特点与应用[J]. 广东职业技术教育与研究 2019(06)
    • [3].基于剩余能量的认知无线传感器网络频谱分配[J]. 传感技术学报 2019(12)
    • [4].山区地形无线传感器网络覆盖机制研究[J]. 计算机产品与流通 2020(01)
    • [5].无线传感器网络技术在物联网中的应用及其发展趋势[J]. 信息记录材料 2019(11)
    • [6].无线传感器网络的异常检测[J]. 电子技术与软件工程 2019(24)
    • [7].以实践能力为培养目标的“无线传感器网络”教学改革与实践[J]. 科技资讯 2020(01)
    • [8].无线传感器网络技术在物联网中的应用及其发展趋势[J]. 海峡科技与产业 2019(07)
    • [9].基于遗传算法的茶园无线传感器网络的优化方法[J]. 科学技术创新 2020(02)
    • [10].可充电传感器网络能量管理策略研究[J]. 电子测试 2020(04)
    • [11].通信类课程创新能力培养研究与改革——以“无线传感器网络”课程为例[J]. 教育教学论坛 2020(08)
    • [12].无线传感器网络研究现状与应用[J]. 通信电源技术 2020(03)
    • [13].基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测设计研究[J]. 工程技术研究 2020(03)
    • [14].基于ZigBee技术的矿用无线传感器网络的分析与设计[J]. 内蒙古煤炭经济 2019(19)
    • [15].无线传感器网络在矿山环境监测中的应用研究[J]. 中国新通信 2020(06)
    • [16].无线传感器网络中移动充电和数据收集策略[J]. 电子元器件与信息技术 2020(02)
    • [17].无线传感器网络定位精度的优化研究[J]. 浙江水利水电学院学报 2020(02)
    • [18].无线传感器网络在智能电网中若干关键问题的研究[J]. 中国新通信 2020(07)
    • [19].无线传感器网络中基于邻域的恶意节点检测[J]. 湖北农业科学 2020(05)
    • [20].无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统中的运用[J]. 电子技术与软件工程 2020(08)
    • [21].无线传感器网络发展应用[J]. 电脑知识与技术 2020(14)
    • [22].异构分级式认知传感器网络分簇优化[J]. 产业与科技论坛 2020(09)
    • [23].一种无线传感器网络感知覆盖空洞搜寻与修复方法[J]. 传感技术学报 2020(05)
    • [24].无线传感器网络定位精度的优化研究[J]. 信息记录材料 2020(06)
    • [25].无线传感器网络中能量问题研究进展[J]. 无线通信技术 2020(02)
    • [26].无线传感器网络在工业网络中的应用研究[J]. 现代工业经济和信息化 2020(08)
    • [27].新一代箭载无线传感器网络系统架构综述[J]. 宇航计测技术 2020(04)
    • [28].无线传感器网络的特点和应用[J]. 电子技术与软件工程 2019(04)
    • [29].无线传感器网络应用若干关键问题研究[J]. 电子测试 2019(09)
    • [30].关于无线传感器网络在桥梁监测中的应用研究[J]. 南方农机 2019(19)

    标签:;  ;  ;  

    无线传感器网络的能量有效性路由算法研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢