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异构传感器网络分簇路由算法研究

作　者: 尹建月
导　师: 刘晓锋
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 无线传感器网络 异构 分簇路由算法 能量有效 加权
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)是一个知识集成度高、涉及多个学科交叉的研究热点,目前受到了国内外的广泛关注,具有广阔的应用前景。由于无线传感器传感器节点携带的能量有限,无线传感器网络的能量有效性成为设计路由算法时需要考虑的首要问题。目前普遍认为分簇路由算法具有更好的节能特性,传统的分簇路由算法大多基于同构网络,而异构网络更贴近于实际应用的情况。本文主要对异构传感器网络的分簇路由算法进行了深入的研究,并提出了基于DEEC算法的改进算法DEEC-k。文章首先从总体上介绍了传感器网络国内外的发展现状,异构传感器网络及其路由协议的基本概念和原理,分析了传感器网络中典型的分簇路由算法。随后介绍无线传感器网络的网络模型,分簇路由算法的基本思想、原理,分析了在异构网络条件下的分簇路由算法的设计。重点研究了典型的分簇路由算法LEACH、SEP、DEEC,以及SEP、DEEC算法应用于异构传感器网络时相对于传统的LEACH算法所作出的改进和带来的性能上的提升,同时也指出了目前分簇路由算法SEP、DEEC存在的不足。针对SEP、DEEC算法存在的局限性提出了基于DEEC算法的改进算法DEEC-k,该算法引入了加权因子k ,调整k值的大小可以控制异构网络中高级节点和普通节点的簇首选举概率,从而优化网络的簇首选举,延长网络的稳定周期。通过MATLAB对DEEC-k算法应用于二级异构网络的情形进行仿真,研究了异构参数m、α和网络稳定周期的关系,分析了特定m、α值下k最优值的选取,定性分析了k和网络异构参数m、α的关系。实验结果表明,DEEC-k算法相对于现有的LEACH、SEP、DEEC三种算法在应用于异构网络时有效的延长了网络的稳定周期,具有更好的节能特性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-11
    1.1.1 课题来源及背景  9
    1.1.2 异构传感器网络  9-11
  1.2 研究的目的及意义  11-12
  1.3 国内外研究现状及分析  12-14
    1.3.1 无线传感器网络的研究现状  12-13
    1.3.2 异构网络路由协议研究现状  13-14
  1.4 本文的主要研究内容及结构  14-15
第2章 无线传感器网络及路由协议概述  15-30
  2.1 无线传感器网络简介  15-20
    2.1.1 无线传感器网络的概念与特点  15-17
    2.1.2 无线传感器网络体系结构  17-18
    2.1.3 无线传感器网络关键技术  18-20
  2.2 无线传感器网络路由协议简介  20-22
    2.2.1 无线传感器网络路由算法的特点  20
    2.2.2 无线传感器网络路由算法设计要求  20-21
    2.2.3 无线传感器网络路由算法分类  21-22
  2.3 典型路由协议分析及对比  22-28
    2.3.1 典型的平面路由协议  22-25
    2.3.2 典型的分簇路由协议  25-28
    2.3.3 现有传感器网络路由协议比较  28
  2.4 本章小结  28-30
第3章 异构传感器网络分簇路由算法  30-47
  3.1 无线传感器网络模型  30-33
    3.1.1 异构传感器网络的结构模型  30-31
    3.1.2 无线传感器网络能量模型  31-33
  3.2 SEP 算法分析  33-39
    3.2.1 异构节点的引入  33-34
    3.2.2 SEP 算法原理  34-36
    3.2.3 仿真验证  36-39
    3.2.4 SEP 算法特点  39
  3.3 DEEC 算法分析  39-46
    3.3.1 应用于同构网络的情形  39-42
    3.3.2 应用于异构网络的情形  42-43
    3.3.3 仿真验证  43-45
    3.3.4 DEEC 算法的特点  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章 异构传感器网络改进路由算法  47-57
  4.1 DEEC 算法存在的问题  47-48
    4.1.1 DEEC 算法思想  47
    4.1.2 DEEC 算法存在的问题  47-48
  4.2 DEEC 算法的改进  48-49
  4.3 DEEC-k 算法的仿真结果  49-56
    4.3.1 仿真环境的建立  49-51
    4.3.2 DEEC-k 算法网络生存期  51-52
    4.3.3 异构参数与网络稳定周期  52-53
    4.3.4 加权系数对网络生存期的影响  53-55
    4.3.5 DEEC-k 算法发送至基站数据量  55-56
  4.4 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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