基于节能的无线传感器网络跨层设计

【摘要】：无线传感器网络是随着微型机电技术、计算机技术和无线通信技术的飞速进步而发展起来的一种新型的测控网络。它的出现引起了全世界范围的广泛关注,改变了人与物理世界的交互方式。无线传感器网络给人类带来不可估量的好处的同时,也提出了新的技术挑战。能量受限是无线传感器网络的突出特点,怎样高效利用节点的能量已经成为传感器网络设计的一个重要目标。 使用数据融合技术和高效的路由算法能够有效地降低网络能耗,延长网络生存周期。将数据融合技术与路由算法相结合是无线传感器网络研究的重要内容之一。本文首先介绍了无线传感器网络路由协议的特点和数据融合的方法,分析了与数据融合有关的一些路由算法,然后提出一种簇首多跳融合路由算法,它是一种将数据融合方法与路由相结合的新算法,旨在减少簇首节点发送到汇聚节点的数据量,从而降低能量消耗,达到延长网络生命周期的目的。仿真结果验证了算法的有效性,同时也发现了新的问题。最后针对新问题,对分簇算法进行改进,提出了一种非均匀分簇算法。在簇首选举时以节点剩余能量和其与邻居节点的数据相关性为指标；在成簇规模上,使越靠近汇聚节点的簇的规模越小,以平衡距离汇聚节点较近的簇首节点转发和融合较多数据的能耗,从而延长网络生命周期。仿真结果验证了算法的有效性。 【关键词】：无线传感器网络 分簇 数据融合 路由 信息熵
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 引言9-22
• 1.1 无线传感器网络概述9-15
• 1.1.1 无线传感器网络的构成及特点9-12
• 1.1.2 无线传感器网络的发展现状12-14
• 1.1.3 无线传感器网络的应用14-15
• 1.2 无线传感器网络节点结构及能耗15-17
• 1.2.1 无线传感器网络传感器节点结构15-17
• 1.2.2 无线传感器网络节点能耗17
• 1.3 无线传感器网络协议体系结构17-20
• 1.4 本文的研究内容与结构安排20-22
• 第二章 无线传感器网络路由协议22-34
• 2.1 无线传感器网络路由协议的特点与分类22-23
• 2.2 无线传感器网络路由算法23-33
• 2.2.1 平面路由协议23-26
• 2.2.2 基于层次的路由26-30
• 2.2.3 基于链的路由30-32
• 2.2.4 基于地理位置的路由32-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第三章 无线传感器网络数据融合技术34-41
• 3.1 数据融合的作用与方法34-37
• 3.1.1 数据融合的作用34-35
• 3.1.2 数据融合的方法35-37
• 3.2 数据融合与各层协议的关系37-39
• 3.3 数据融合与分簇路由的关系39-40
• 3.4 本章小节40-41
• 第四章 一种簇首多跳的融合路由算法41-55
• 4.1 算法的思想41-42
• 4.2 网络模型与节点能耗模型42-44
• 4.2.1 网络模型42
• 4.2.2 节点能耗模型42-44
• 4.3 算法描述44-47
• 4.3.1 环间距的确定44-45
• 4.3.2 簇首节点选择下一跳的簇首节点45-47
• 4.4 仿真验证与分析47-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 一种非均匀分簇算法55-63
• 5.1 不均匀分簇算法56-59
• 5.1.1 环形区域的划分56
• 5.1.2 网络划分成簇56-59
• 5.2 仿真与结果分析59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 在学研究成果69-70
• 致谢70

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