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无线传感器网络节点的能耗管理研究

作　者: 邓昂
导　师: 施荣华
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 无线传感器网络分簇算法路由协议能耗均衡
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

无线传感器网络技术是快速发展的信息感知技术之一,受到越来越多的研究人员和商业机构的重视。无线传感器网络节点往往被分布式、大规模地部署在目标监测环境中,仅靠电池供电,因而其携带的能量有限。节点能量的有限性是制约WSN性能的主要因素之一,因此,研究无线传感器网络的能耗管理策略对提高网络性能有积极的作用。本文主要研究无线传感器网络节点的能耗管理优化策略,论文从单个节点的能耗到整个网络的能耗均衡两个方面系统地分析了节点的能耗管理策略。在LEACH、PEGASIS、EHMR等分簇多跳路由协议的基础上,针对无线传感器网络能耗管理的需求,提出了能耗均衡的动态多跳路由协议,研究证明该协议能有效地节约了节点能耗。该协议采用高效的能耗管理策略,通过优化网络中高能节点的簇头选择概率,综合考虑簇群覆盖范围的大小与节点位置之间的关系,在网络稳定工作的过程中引入动态调整簇头覆盖范围的方法,从而达到均衡网络能耗和延长网络生命周期的目的。本文以能耗管理策略的优化为前提,在NS2仿真平台上对节能的分簇路由协议进行了仿真验证。仿真实验结果表明能耗均衡的动态多跳路由协议比其它分簇路由协议的节点能耗更少,网络的能耗均衡性更优越。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 研究现状  8-10
  1.3 研究的主要内容与意义  10
  1.4 论文的组织结构  10-12
第二章无线传感器网络体系结构  12-23
  2.1 无线传感器网络概述  12-16
    2.1.1 无线传感器网络的应用背景  12-14
    2.1.2 无线传感器网络的特点  14-15
    2.1.3 无线传感器网络的关键技术  15-16
  2.2 无线传感器网络体系结构  16-21
    2.2.1 无线传感器网络协议栈  16-18
    2.2.2 无线传感器网络拓扑结构  18-20
    2.2.3 无线传感器网络节点组成  20-21
  2.3 无线传感器网络性能评价  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章节点的能耗管理策略  23-35
  3.1 节点的能耗分析  23-26
    3.1.1 无线传输能耗模型  23-24
    3.1.2 节点能耗分析  24-26
  3.2 节点能耗管理策略  26-32
    3.2.1 功率控制机制  26-28
    3.2.2 休眠机制  28-29
    3.2.3 跨层设计和优化  29
    3.2.4 低功耗设计技术  29-32
  3.3 路由协议能耗策略分析  32-34
    3.3.1 路由协议节能策略分析  32
    3.3.2 高效节能的路由协议  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章能耗均衡的多跳路由机制  35-57
  4.1 能耗均衡概述  35-36
  4.2 分簇路由协议  36-43
    4.2.1 典型分簇路由协议  36-40
    4.2.2 分簇路由协议比较  40-41
    4.2.3 簇头最优化选择概率  41-43
  4.3 能耗均衡的动态多跳路由协议  43-50
    4.3.1 协议的基本思想  44-45
    4.3.2 系统初始化阶段  45-46
    4.3.3 簇的建立阶段  46-48
    4.3.4 簇的稳定阶段  48-49
    4.3.5 动态调整簇群范围  49-50
  4.4 仿真与性能比较  50-56
    4.4.1 仿真平台选择  50-51
    4.4.2 仿真环境设置  51-53
    4.4.3 仿真结果与分析  53-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章总结与展望  57-59
  5.1 论文总结  57-58
  5.2 进一步的研究方向  58-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
攻读学位期间主要的研究成果  65

无线传感器网络节点的能耗管理研究

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