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无线传感器网络路由算法的研究与实现

作　者: 许广健
导　师: 王锁萍
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信息网络
关键词: 无线传感器网络 分簇 剩余能量 负载平衡 网络生存时间
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


无线传感器网络是集成了传感器技术、嵌入式计算机、通信技术为一体的新型网络技术。其中一个合理的路由选择算法可以提高无线传感器网络的性能。比较经典的路由协议LEACH协议,虽然与平面路由协议相比具有很好的实际效果,但随着传感器网络节点数的增多和算法本身先天不足LEACH协议的缺点越来越多的暴露了出来。论文就是针对LEACH协议的不足做出相应的改进。原有的LEACH协议簇头节点随机选举,能量较小的节点也有同样的概率当选为簇头,这将对网络的生存时间造成很大影响。改进后的协议以节点剩余能量为主要参考依据,并以一跳可达距离为限制条件加入到周围簇中,从而避免了能量较小的节点当选为簇头的可能。论文还引入了最优簇头数的概念,根据相应的模型推导出最优簇头数的计算公式,这对网络的簇的负载和簇头分布起了很好的优化作用。在成簇后的数据传输阶段,针对簇成员节点采集周围参数信息时造成的数据冗余,提出了无损失的数据融合算法,提高了信息采集的可靠性。仿真结果表明,与LEACH协议相比,论文提出的基于能量的簇头选举方式和限定簇内节点的负载平衡方法,增加了节点有效的选举轮数,提高了网络的生存时间。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
缩略词表  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 无线传感器网络发展现状及关键技术研究  10-14
  1.3 论文的研究意义及本人的工作  14-15
  1.4 论文的结构  15-16
第二章 无线传感器网络路由算法分析  16-29
  2.1 无线传感器网络路由协议的特点和设计目标  16-17
  2.2 无线传感器网络路由协议分类  17-18
  2.3 平面路由协议  18-22
    2.3.1 Flooding 路由协议  18
    2.3.2 DD 路由协议  18-19
    2.3.3 Rumor 路由协议  19-20
    2.3.4 SPIN 协议  20-21
    2.3.5 GBR 协议和EAR 协议  21-22
    2.3.6 其他的一些平面路由协议  22
  2.4 层次路由协议  22-28
    2.4.1 LEACH 路由协议  23
    2.4.2 PEGASIS 协议  23-24
    2.4.3 TEEN 路由协议  24-25
    2.4.4 HEED 路由协议  25
    2.4.5 GEAR 路由协议  25-26
    2.4.6 多簇头聚簇算法  26
    2.4.7 多层聚簇算法  26-27
    2.4.8 其他的一些层次路由协议  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章 LEACH 协议  29-34
  3.1 LEACH 算法概述  29
  3.2 LEACH 算法工作过程  29-31
    3.2.1 簇的建立阶段  29-30
    3.2.2 数据传输阶段  30-31
  3.3 LEACH 算法总体评价  31-32
  3.4 LEACH 算法目前研究现状  32-33
    3.4.1 LEACH-C 算法  32-33
    3.4.2 LEACH-F 算法  33
  3.5 本章小结  33-34
第四章 LEACH 协议的改进  34-47
  4.1 最优簇头数  34-37
    4.1.1 无线电模型  34-35
    4.1.2 最优簇头公式推导  35-37
  4.2 LEACH 协议的改进  37-41
    4.2.1 簇头选举方案的改进  37-38
    4.2.2 簇的负载平衡和簇头分布的改进  38-39
    4.2.3 改进后的算法流程图  39-41
  4.3 数据融合  41-46
    4.3.1 数据融合的意义  42
    4.3.2 数据融合的分类  42-44
    4.3.3 数据融合算法实现  44-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章 仿真环境及结果分析  47-56
  5.1 MATLAB 仿真工具介绍  47-49
    5.1.1 MATLAB 的特点  47-48
    5.1.2 MATLAB 仿真原理简介  48-49
  5.2 仿真结果及分析  49-55
    5.2.1 仿真场景与参数  49-50
    5.2.2 仿真结果与分析  50-55
  5.3 本章小结  55-56
第六章 总结与展望  56-58
  6.1 总结  56
  6.2 展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
作者攻读学位期间发表的论文  62

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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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