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无线传感器网络中能耗均衡的分簇方法

作　者: 杨英军
导　师: 王汝传
学　校: 南京邮电大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 无线传感器网络能耗均衡分簇图像采集存储通信
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,是一种全新的信息获取和处理技术,其综合了低功耗无线电通信技术、嵌入式计算技术、微型传感器技术及集成电路技术等多项技术,在国防、工业、农业、城市管理、医疗、环境等诸多领域具有非常广阔的应用前景。无线传感器网络有区别于其他传统无线通信网络的特点,如数据中心、应用相关、资源严格受限等。这些特点也对无线传感器网络各项技术研究提出新的课题。在传感器节点受到能量严重受限的情况下,如何合理、有效的利用有限的资源延长无线传感器网络的生存时间成为当前研究的热点问题之一。本文提出了一种无线传感器网络中基于能量均衡的分簇方法,算法建立在PEGASIS协议之上,并针对PEGASIS协议中的不足做了改进。此算法综合考虑了节点的剩余能量和节点到汇聚节点的距离,仿真结果表明此算法在提高网络的生存时间和均衡节点的能耗方面有更好的表现。本文还提出了一种图像采集系统,用来采集无线传感器网络中的图像数据。本系统由四个模块组成,即:处理器模块、通信模块、图像采集模块以及存储模块。在处理器的控制下,图像采集模块采集一幅图像的数据并将其存到存储模块中,通信模块从存储模块中读取数据,直到一幅图像的数据被完全发送完毕。将ECBP算法应用在图像采集传感器网络中,仿真证明其比PEGASIS协议有更好的延长网络生存时间和均衡能耗的效果。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章引言  10-13
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 课题来源及本人工作  11
  1.3 本文组织  11-13
第二章无线传感器网络概述  13-27
  2.1 无线传感器网络体系结构  13-16
    2.1.1 无线传感器网络结构  13-14
    2.1.2 无线传感器网络操作系统  14-15
    2.1.3 无线传感器网络协议栈  15-16
  2.2 无线传感器网络应用  16-18
    2.2.1 军事应用  16-17
    2.2.2 健康医疗  17
    2.2.3 家居及城市交通  17
    2.2.4 其它方面的应用  17-18
  2.3 无线传感器网络关键技术  18-19
    2.3.1 数据融合  18-19
    2.3.2 数据管理  19
    2.3.3 网络协议  19
    2.3.4 能量管理  19
  2.4 无线多媒体传感器网络的系统结构  19-23
    2.4.1 网络结构  20-21
    2.4.2 节点功能  21
    2.4.3 层次结构  21-23
  2.5 无线多媒体传感器网络特征与优点  23-24
  2.6 无线多媒体传感器网络若干关键技术  24-26
    2.6.1 节点系统  24-25
    2.6.2 媒体访问协议  25
    2.6.3 路由协议  25-26
    2.6.4 时间同步  26
  2.7 本章小结  26-27
第三章典型的分簇算法概述  27-38
  3.1 LEACH 协议  27-30
    3.1.1 LEACH 协议简介  28-29
    3.1.2 LEACH 协议细节  29-30
  3.2 PEGASIS 协议  30-34
    3.2.1 PEGASIS 协议简介  30-31
    3.2.2 PEGASIS 协议细节  31-34
  3.3 其它的分簇算法  34-37
    3.3.1 LEACH-C 算法及对其的改进算法  34-35
    3.3.2 TEEN 算法  35-36
    3.3.3 EEPB 算法  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章无线传感器网络中的高效链式成簇算法  38-47
  4.1 典型分簇算法的分析  38-41
    4.1.1 LEACH 协议  38-39
    4.1.2 PEGASIS 协议  39-40
    4.1.3 其它分簇算法  40-41
  4.2 能耗均衡的分簇方法  41-45
    4.2.1 算法描述  42
    4.2.2 构链阶段  42-43
    4.2.3 链头节点选取  43
    4.2.4 数据传输阶段  43-44
    4.2.5 仿真  44-45
  4.3 本章小结  45-47
第五章图像采集原型系统  47-70
  5.1 图像采集系统  47-64
    5.1.1 处理器模块  47-48
    5.1.2 图像采集模块  48-53
    5.1.3 存储模块  53-55
    5.1.4 通信模块  55-64
  5.2 图像采集系统原型及工作过程  64-68
  5.3 ECBP 算法在图像采集传感器网络中的应用  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章总结与展望  70-72
  6.1 总结  70-71
  6.2 展望  71-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间的学术论文  73-74
攻读硕士学位期间参加的科研项目  74-75
攻读硕士学位期间获得的专利申请  75-76
缩略词  76-77
图表清单  77-79
参考文献  79-83

无线传感器网络中能耗均衡的分簇方法

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