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基于分簇的移动sink传感网路由算法研究

作 者: 巨德文
导 师: 章韵
学 校: 南京邮电大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 移动sink节点 分簇算法 缓冲区 遗传算法
分类号: TP212.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 40次
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内容摘要


无线传感器网络是一个由节点大规模部署所形成的网络。由于节点本身的电源能量、计算和通信能力方面的限制,故研究节点之间如何形成合理有效的拓扑是设计传感器网络的重点问题。同时,由于静态无线传感器网络的特点会导致热区问题,严重影响着网络的寿命,因此如何延长网络生存期也是需要研究的重点问题。本文首先对层次分簇算法HEED(Hybrid Energy-Efficient Distributed Clustering)进行改进,形成一种新的算法HEED_A(HEED_Advanced)。在该算法中将连通度因子加入簇头选举,形成更加合理的分簇拓扑,并加强算法的健壮性;对原算法中每次重新划分簇时都会产生大量广播消息这一缺陷进行改进。针对热区问题,提出了基于分簇结构的移动sink路由算法(简称为CRA_MS)。sink节点在圆形检测区域内移动,首先根据路径内外数据传输能耗均衡的思想计算出sink的移动路径。然后考虑sink节点的发射半径,在其移动路径上设置一个环形数据缓冲区,并将移动sink路由分为两部分:缓冲区内路由和缓冲区外路由。CRA_MS算法采用最短路径树方式设计缓冲区外路由,缓冲区内路由研究了簇头节点subsink的负载与缓冲区所在位置和大小的关系。在CRA_MS1中研究了改进的缓冲区外路由,即subsink节点的选择问题。建立一个最大数据量最小能量模型来描述该问题,使用遗传算法对其求解,通过染色体的编码、交叉、变异操作,取得符合条件的解。最后通过仿真表明:改进的算法在数据采集能耗、网络生存周期方面都有较好的性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
缩略词  8-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-12
    1.1.1 无线传感器网络体系结构  9-10
    1.1.2 无线传感器网络路由协议  10-12
  1.2 论文研究的主要内容  12-13
  1.3 论文结构与安排  13-15
第二章 移动无线传感器网络概述  15-27
  2.1 移动无线传感器网络的产生与现状  15-19
    2.1.1 热区问题  16-18
    2.1.2 sink 节点移动方式  18-19
  2.2 MWSN 路由协议的分析与比较  19-22
    2.2.1 几种MWSN 路由算法分析  20-22
    2.2.2 MWSN 路由算法的比较  22
  2.3 无线传感器网络的分簇算法  22-26
    2.3.1 LEACH 算法  23-24
    2.3.2 LEACH-C 和LEACH-F 分簇算法  24
    2.3.3 HEED 分簇算法  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 HEED 分簇算法的改进  27-40
  3.1 HEED_A 算法改进思想  27-29
  3.2 HEED_A 算法设计  29-37
    3.2.1 算法假设  30
    3.2.2 无线通信模型  30-31
    3.2.3 算法描述与分析  31-34
    3.2.4 算法举例  34-37
  3.3 算法仿真及分析  37-39
    3.3.1 仿真环境与参数设置  37
    3.3.2 仿真结果与分析  37-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 基于分簇的可预测移动sink 节点路由设计  40-61
  4.1 问题分析与研究目标  40-43
  4.2 CRA_MS 算法设计及分析  43-47
    4.2.1 CRA_MS 算法设计  43-45
    4.2.2 CRA_MS 算法分析  45-47
  4.3 CRA_MS 算法改进  47-56
    4.3.1 遗传算法介绍  47-49
    4.3.2 算法CRA_MS1 设计  49-52
    4.3.3 算法CRA_MS1 分析  52-56
  4.4 仿真实验  56-60
    4.4.1 仿真工具介绍及参数设置  56-58
    4.4.2 模拟结果分析  58-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章 总结与展望  61-63
  5.1 论文工作总结  61
  5.2 进一步研究方向  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读硕士学位期间的学术论文  67

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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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