无线传感器网络中的多基站定位以及分簇路由协议研究

论文摘要

无线传感器网络是继因特网之后,对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT热点技术之一。无线传感器网络是无中心、自组织网络,具有快速组织、抗毁性强等特点,在军事、工业及生活等诸多领域有着不可取代的地位,但通常传感器节点能量（电池供电）、计算能力有限,大大束缚了无线传感器网络的发展,因此,提高网络运行效能、延长网络生命周期成为无线传感器网络研究的核心问题。本文第一部分研究针对基于分簇的无线传感器网络的多基站定位。文中对无线传感器网络进行数学建模,以网络总数据量及节点数据量作为优化目标函数,借助CPLEX优化工具给出了多基站位置的一个可行解。这部分的讨论结果可应用于无线传感器网络前期规划和建设。本文第二部分研究针对基于分簇的无线传感器网络协议。在典型的无线传感器网络协议LEACH协议的基础上,提出了一种基于分簇的能量有效多跳路由协议——MHEECP（multi-hop and energy-efficient clustering protocol）协议。本文从两方面设计MHEECP协议,首先,综合考虑传感器节点位置以及剩余能量进行簇首选择;其次,引入分层次的Dijkstra路由算法。这样,相比LEACH协议,无线传感网络的协议生命周期和吞吐量会得到了不同程度的提高。这在MATLAB仿真试验中得到了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文安排
• 第二章 无线传感器网络
• 2.1 无线传感器网络系统结构
• 2.1.1 无线传感器网络宏观结构
• 2.1.2 无线传感器网络体系结构
• 2.2 无线传感器网络的特征
• 2.2.1 无线传感器网络的特点
• 2.2.2 传感器节点的特点
• 2.3 无线传感器网络路由协议
• 2.3.1 无线传感器网络路由协议介绍
• 2.3.2 无路由表的路由协议
• 2.3.3 基于路由表的路由协议
• 第三章 基于CPLEX的多基站定位
• 3.1 多基站优化算法
• 3.2 算法的具体描述
• 3.2.1 算法的网络拓扑
• 3.2.2 算法的公式表示
• 3.3 多基站定位CPLEX优化
• 3.3.1 CPLEX优化介绍
• 3.3.2 算法的CPLEX优化与分析
• 第四章 基于分簇的能量有效路由协议-MHEECP
• 4.1 LEACH协议
• 4.1.1 LEACH协议原理介绍
• 4.1.2 LEACH能量模型
• 4.2 MHEECP协议
• 4.2.1 MHEECP协议简介
• 4.2.2 MHEECP协议的网络结构
• 4.3 MHEECP协议簇首选择算法
• 4.3.1 算法提出
• 4.3.2 算法描述
• 4.3.3 算法伪代码表示
• 4.4 MHEECP协议的路由算法
• 4.4.1 双层Dijkstra路由算法的提出
• 4.4.2 双层Dijkstra路由算法的描述
• 第五章 MHEECP协议性能仿真分析
• 5.1 仿真环境简述
• 5.2 簇首生成拓扑图比较
• 5.3 网络生命周期及稳定周期
• 5.4 吞吐量比较
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文