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无线传感器网络查询式分簇路由协议研究

作　者: 张弛
导　师: 辛云宏
学　校: 陕西师范大学
专　业: 无线电物理
关键词: 无线传感器网络 多路径路由 查询式 数据融合
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
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内容摘要


无线传感器网络具有节点能量、计算能力和存储能力严格受限,无中心、自组织,拓扑结构易变化等特点。现阶段,主要研究内容集中在各种条件约束下的优化方案的设计上。论文对当前该领域的热点课题——无线传感器网络路由协议展开了研究。论文阐述了无线传感器网络及其路由协议的基本概念。从传感器网络结构、特点及其关键性技术等几个方面进行介绍,重点分析了无线传感器网络路由协议分类及其特点,其中主要对平面型和分层次型两大类路由协议进行了介绍和性能比较,并针对目前提出的具有代表性的无线传感器网络分簇路由协议——LEACH算法做了详细的研究。LEACH算法是为无线传感器网络量身设计的路由协议,但在实际应用中还存在很多问题。论文结合LEACH及一些现有改进算法,提出了一种查询式多路径分簇路由算法——QMR-LEACH算法,该算法按需对监测区域进行查询,由被查询簇的簇头对查询进行响应,在数据回传过程中引入了节点剩余能量、传输消耗能量和跳数等参数,选取最优路径完成数据转发工作。同时,根据当前进行数据转发的节点实际部署情况,比较其距离汇聚节点远近,决定选择多跳或单跳模式进行数据通信。论文提出的QMR-LEACH算法有效的避免了因远端节点与汇聚节点长距离通信耗能过大而提前死亡的弊端。计算机仿真结果表明,所提出算法可以根据节点剩余能量、传输能耗和跳数等参数自适应的选择一条最优路径或以单跳形式转发数据,能够有效的延长节点和整个网络的生命周期,并降低了数据丢失率。随后,利用信息论相关知识,引入数据“可靠度”概念,提出一种基于查询式分簇路由协议的数据融合算法——NQMR-LEACH方法,该方法在查询分簇路由协议的基础上,通过簇内与簇间两种数据融合方式,有效的减少了数据冗余、提高了数据精确度、节省了节点通信能耗,达到延长网络生命周期的目的。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 本文主要工作和内容安排  10-14
第2章 无线传感器网络及其路由协议  14-28
  2.1 无线传感器网络  14-19
    2.1.1 无线传感器网络的结构  15
    2.1.2 无线传感器网络的特点  15-17
    2.1.3 无线传感器网络的关键技术  17-19
  2.2 无线传感器网络路由协议  19-26
    2.2.1 无线传感器网络路由协议分类  20-22
    2.2.2 路由协议优劣的衡量准则  22
    2.2.3 无线传感器网络典型路由协议分析  22-26
    2.2.4 典型路由协议的性能比较  26
  2.3 本章小结  26-28
第3章 LEACH路由算法的简介、分析与改进  28-38
  3.1 LEACH算法  28-33
    3.1.1 LEACH算法网络模型  28-30
    3.1.2 LEACH算法主要思想  30
    3.1.3 LEACH算法工作原理  30-33
    3.1.4 LEACH算法优缺点分析  33
  3.3 LEACH算法的改进  33-36
    3.3.1 引入半网全网概念的LEACH改进算法  34-35
    3.3.2 引入簇半径概念的LEACH改进算法  35
    3.3.3 基于蚁群算法的LEACH改进算法  35-36
    3.3.4 其他LEACH改进算法  36
  3.4 本章小结  36-38
第4章 查询式分簇路由协议  38-46
  4.1 查询式多路径分簇路由(QMR-LEACH)算法  38-41
    4.1.1 能量模型  38-39
    4.1.2 路径选取  39-40
    4.1.3 按查询需求转发感知数据  40-41
  4.2 仿真结果  41-44
  4.3 本章小结  44-46
第5章 查询式分簇路由协议的数据融合技术  46-52
  5.1 数据融合技术简介  46-47
  5.2 路由方式与数据融合  47-48
  5.3 NQMR-LEACH数据融合  48-51
    5.3.1 NQMR-LEACH数据融合基本思想  48-49
    5.3.2 簇内数据融合  49-50
    5.3.3 簇间数据融合  50-51
  5.4 本章小结  51-52
第6章 结束语  52-54
致谢  54-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间科研成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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