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无线传感器网络分簇算法的改进研究

作　者: 张娜
导　师: 齐小刚
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 应用数学
关键词: 无线传感器网络分簇算法剩余能量与汇聚节点的距离当选次数距离划分
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 5次
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内容摘要

无线传感器网络中,传感器节点是体积微小、能量有限的嵌入式设备,因而通信、计算和存储的能力都非常有限.良好的拓扑结构控制,能够提高MAC协议和路由协议的效率,为数据融合、数据通信、时间同步等技术提供支持,有利于均衡整个网络的能量消耗,从而延长网络的生存时间,因此拓扑控制是无线传感器网络的关键技术之一.拓扑控制可分为节点功率控制与层次型拓扑结构控制两类.其中层次型拓扑结构控制,又称分簇算法,采用分簇机制,选取一些节点作为骨干节点,构成一个连通的骨干网络,负责数据的融合与转发.本文针对分簇算法提出改进：(1)在经典的分簇算法LEACH的基础上,在簇头选举阶段,综合考虑剩余能量、节点与汇聚节点间的距离、节点当选为簇头的次数等因素,提出改进的阈值计算公式；在成簇阶段,综合簇头节点的剩余能量、节点与簇头节点的距离两个因素,给出选择簇的评价指标值,然后非簇头节点选择指标值最小的簇头入簇.仿真结果显示,改进算法的网络生存时间约为LEACH算法的两倍.(2)本文还提出一种基于距离划分和剩余能量的分簇算法,以使簇头节点分布更加合理.将网内各个节点与sink节点的距离为标准,首先将网络分为三个区域,每个区域中选择剩余能量最大的节点为簇头节点,其次在已有簇头的一跳范围外,依次取两个剩余能量最大的节点为簇头节点.经仿真验证,该改进算法在存活节点数目方面存在明显的优势.

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题研究的背景与意义  7-8
  1.2 研究内容及目标  8-9
  1.3 本文的主要工作及组织结构  9
  1.4 本章小结  9-11
第二章无线传感器网络介绍  11-21
  2.1 无线传感器网络概念  11-12
  2.2 无线传感器网络的特征  12-14
  2.3 无线传感器网络的应用  14-15
  2.4 无线传感器网络的性能评价指标  15-16
  2.5 无线传感器网络的关键技术  16-20
  2.6 本章小结  20-21
第三章无线传感器网络的拓扑控制  21-31
  3.1 概述  21-22
  3.2 功率控制  22-24
  3.3 层次型拓扑结构控制  24-27
    3.3.1 LEACH算法  24-25
    3.3.2 HEED算法  25-26
    3.3.3 GAF算法  26
    3.3.4 TopDisc算法  26-27
  3.4 LEACH算法的仿真  27-30
  3.5 本章小结  30-31
第四章无线传感器网络LEACH协议的一种改进算法研究  31-41
  4.1 概述及相关研究  31-32
  4.2 簇头选择的改进研究  32-34
    4.2.1 LEACH的簇头选择  32-33
    4.2.2 已有的改进公式  33-34
    4.2.3 本文的改进公式  34
  4.3 成簇过程的改进研究  34-37
  4.4 改进算法描述与仿真分析  37-39
  4.5 本章小结  39-41
第五章基于距离划分与剩余能量的传感器网络分簇算法  41-47
  5.1 概述及相关研究  41-42
  5.2 算法描述  42-43
    5.2.1 算法的思想  42-43
    5.2.2 算法的执行步骤  43
  5.3 算法的仿真  43-45
  5.4 本章小结  45-47
第六章总结与展望  47-49
  6.1 本文总结  47
  6.2 研究展望  47-49
致谢  49-51
参考文献  51-55
硕士在读期间论文发表及录用情况  55

无线传感器网络分簇算法的改进研究

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