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基于TD-SCDMA传输技术的无线传感器网络数据聚合算法

作　者: 刘红芹
导　师: 吴少川
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 无线传感器网络数据聚合分簇网络编码网络生命周期
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 5次
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内容摘要

无线传感器网络（WSN: Wireless Sensor Networks）是近年来新兴的研究课题，其技术研究涵盖了众多学科领域。它是由大量传感器节点部署在监测区域中，通过无线通信方式所形成的一个自组织网络系统，能够协作地感知、采集和处理被检测对象的信息，并将该信息发送给基站或汇聚节点。无线传感器网络无所不在的应用吸引了各个领域的研究者们的兴趣，在许多方面提出了研究无线传感器网络的方法。本文主要研究基于TD-SCDMA传输技术的无线传感器网络数据聚合算法。无线传感器网络是能量受限的网络，这极大的限制了它以数据为中心的具体应用，同时在采用TD-SCDMA传输时，节点的信息经过一跳通信传到Node-B，大量冗余数据的一跳远距离传输势必会迅速耗尽网络能量，而且Node-B也无法支持大量节点同时传输数据。因此我们采用数据聚合技术，将来自不同节点的数据进行聚合处理，去除冗余数据，减少网络中传输的数据量。分簇网络是最有利于数据聚合的结构，而网络编码具有提高网络吞吐量、高效利用能量的优异性能，因此我们采用这两种技术来达到降低网络能耗，延长网络生命周期的目的。本文首先介绍了经典的分簇路由协议LEACH，分析了其工作流程，主要包括簇的建立和稳定的数据传输两个阶段，并简要介绍了当前几种基于LEACH算法的改进算法，重点介绍了提出的基于能量和距离的改进算法LEACH-E及LEACH-ED算法，从两个方面对LEACH的分簇算法进行了改进，以达到降低节点能耗、延长网络寿命的目的。随后研究了网络编码的基本原理，详细分析了基于机会的网络编码COPE的三种关键技术：机会侦听、机会编码和侦听邻居状态，在此基础上提出了基于网络编码的分簇数据聚合算法，利用网络编码提高网络的吞吐量，从而高效利用节点能量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 分簇协议研究现状  11-12
    1.2.2 网络编码研究现状  12-13
  1.3 本文主要研究内容和组成结构  13-14
第2章基于分簇的数据聚合算法  14-27
  2.1 低能量自适应聚类协议  14-20
    2.1.1 LEACH 协议流程  15-19
    2.1.2 LEACH 协议的特点及不足  19-20
  2.2 改进 LEACH 算法  20-23
    2.2.1 DCHS 协议  20
    2.2.2 LEACH-C 和 LEACH-F  20-21
    2.2.3 PEGASIS 和 TEEN  21-23
  2.3 基于能量和距离的改进分簇算法  23-26
    2.3.1 基于簇头能量的改进算法 LEACH-E  23-25
    2.3.2 基于能量和距离的改进算法 LEACH-ED  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章基于网络编码的分簇数据聚合算法  27-38
  3.1 图论基本概念及网络流  27-29
  3.2 网络编码基本原理  29-30
  3.3 基于机会的网络编码  30-35
    3.3.1 机会侦听  31
    3.3.2 机会编码  31-32
    3.3.3 侦听邻居节点状态  32-33
    3.3.4 COPE 的编码增益  33-35
  3.4 基于网络编码的分簇数据聚合算法  35-36
  3.5 本章小结  36-38
第4章 LEACH-E 和 LEACH-ED 的性能仿真分析  38-50
  4.1 网络模型  38-39
  4.2 无线通信模型  39-41
    4.2.1 一阶无线电模型  39-40
    4.2.2 改进一阶无线电模型  40-41
  4.3 LEACH 协议的最优簇头个数  41-43
  4.4 仿真结果分析  43-49
    4.4.1 仿真环境及参数  43-44
    4.4.2 仿真结果分析比较  44-49
  4.5 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-55
攻读学位期间发表的学术论文  55-57
致谢  57

基于TD-SCDMA传输技术的无线传感器网络数据聚合算法

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