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无线传感器网络拓扑控制研究

作　者: 陈立东
导　师: 王锁萍
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 拓扑控制 功率控制 分簇 变化驱动报告
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)低功耗、低成本、自组织与分布式等特点使其成为了信息获取的重要技术,然而资源受限使得对无线传感器网络的研究面临着巨大的挑战。减少能量消耗,延长网络生命周期是无线传感器网络领域的重要研究方向。拓扑控制作为无线传感器网络中减少能量消耗,延长网络生命周期的重要技术,近年来成为了无线传感器网络领域研究的热点与难点之一。现有的拓扑控制算法主要集中于节点功率控制和分簇的层次型拓扑控制两个方面。论文主要针对分簇拓扑控制算法进行深入研究,对典型的分簇拓扑控制算法—LEACH算法作了深入的分析与研究,指出LEACH算法中的不足。然后针对LEACH算法中的不足,提出了CDR-I-LEACH算法。CDR-I-LEACH算法从簇头的产生、簇的形成以及稳定阶段数据信息的采集与传输三方面对LEACH算法进行了改进。在簇头的选举中综合考虑了节点的剩余能量、节点的邻居平均距离以及节点与Sink节点间的距离三个因素;簇的形成综合考虑了簇的规模以及非簇头节点与簇头节点间的距离;节点在稳定阶段数据信息的采集与传输采用变化驱动报告机制,簇头与Sink节点间的通信采用多跳路由方式。仿真结果表明,CDR-I-LEACH算法在簇头分布、存活节点数以及网络总体能量消耗方面均优于原来的LEACH算法,即CDR-I-LEACH算法减少了能量消耗,延长了网络生命周期。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
缩略词表  8-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 课题研究目的与意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 论文的主要工作  12-13
  1.5 论文的章节安排  13-14
第二章 无线传感器网络概述  14-21
  2.1 无线传感器网络  14-15
  2.2 无线传感器网络体系结构  15-18
    2.2.1 无线传感器网络结构  15-16
    2.2.2 传感器节点结构  16-17
    2.2.3 无线传感器网络协议体系  17-18
  2.3 无线传感器网络关键技术  18-20
  2.4 无线传感器网络的应用  20
  2.5 本章小结  20-21
第三章 无线传感器网络拓扑控制  21-36
  3.1 无线传感器网络拓扑控制概述  21-24
    3.1.1 无线传感器网络拓扑控制的目的  21-23
    3.1.2 无线传感器网络拓扑控制与协议栈  23-24
  3.2 无线传感器网络拓扑控制算法的设计  24-26
    3.2.1 无线传感器网络拓扑控制算法设计面临的问题  24
    3.2.2 无线传感器网络拓扑控制算法设计原则  24-26
  3.3 无线传感器网络拓扑控制算法分类  26-35
    3.3.1 基于功率控制的拓扑控制算法  26-29
    3.3.2 基于分簇的层次型拓扑控制算法  29-34
    3.3.3 启发机制  34
    3.3.4 现有典型拓扑控制算法比较  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章 基于LEACH 改进的分簇拓扑控制算法  36-54
  4.1 分簇拓扑控制算法的设计目标与步骤  36-37
    4.1.1 分簇拓扑控制算法的设计目标  36-37
    4.1.2 分簇拓扑控制算法的设计步骤  37
  4.2 问题的提出  37-42
    4.2.1 能量模型  37-38
    4.2.2 LEACH 算法分析  38-42
  4.3 基于LEACH 改进的分簇拓扑控制算法的设计思路  42-50
    4.3.1 最优簇数目的调整  43-44
    4.3.2 CDR-I-LEACH 算法设计思路  44-50
  4.4 CDR-I-LEACH 算法的实现  50-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章 CDR-I-LEACH 算法的仿真与实验  54-63
  5.1 仿真工具选取  54
  5.2 NS2 网络仿真工具  54-55
  5.3 CDR-I-LEACH 算法仿真与分析  55-62
    5.3.1 仿真场景以及参数设置  55-56
    5.3.2 簇头分布仿真分析  56-57
    5.3.3 能量消耗分析  57-60
    5.3.4 网络生命周期分析  60-61
    5.3.5 数据包接收量分析  61-62
  5.4 本章小结  62-63
第六章 总结与展望  63-65
  6.1 总结  63
  6.2 展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-69

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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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