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电力载波传感器网络路由算法的研究

作　者: 王肯生
导　师: 洪利
学　校: 中国石油大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 电力载波传感器网络 分簇算法 局部遍历 动态路由算法 自适应
分类号: TN913.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电力载波传感器网络(Power Line Carrier Sensor Network,PLCSN)是由传输介质电力线及线上大量的载波节点所组成一种特殊的自组织传感器网络。由于电力线通信信道的噪声干扰大,信号衰减严重,导致网络的拓扑结构复杂多变,载波节点多而复杂且随机的加入或退出使得通信链路更加不稳定,甚至中断,降低了整个网络的通信可靠性。如何在变化复杂的电力线上实现稳定可靠的数据传输成了电力载波传感器网络的热点问题。因此,设计一种合理有效的动态路由算法,以适应电力载波传感器网络动态变化的拓扑结构,实现稳定可靠的通信是至关重要的。鉴于电力载波传感器网络的特点和逻辑拓扑结构,分析基于分簇思想的路由算法。分簇算法能以较小的网络开销建立覆盖整个网络的簇结构,有利于节点的管理和数据的融合,具有一定的灵活性和可扩张性,能适应动态变化的网络拓扑结构。基于此提出了基于分簇动态路由(Cluster Based Dynamic Routing,CBDR)算法。算法采用最小ID分簇算法的思想以局部遍历的方式快速、动态的建立网络的簇结构。在分簇的过程中,可增大节点的有效通信距离进而简化簇结构和减少组网的时间。针对网络节点复杂通信链路不稳定的特点,算法还引进了多路径的思想保证通信的可靠性。在维护簇结构时,采用自适应的按需机制,减少簇结构的维护开销,尽量保持原有的簇结构。接着在Matlab仿真平台下对CBDR算法进行仿真,仿真结果表明算法能有效地建立网络的簇结构并减少了网络组网时间,当载波节点随机加入或退出网络时,算法能够自适应地更新簇结构,维护有效的通信路由,提高了网络的可靠性和稳定性。最后总结CBDR算法特点并指出了进一步的研究工作。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 前言  9-14
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 研究内容与方法  12-13
  1.4 论文的组织结构  13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 PLCSN概述及路由算法  14-27
  2.1 PLCSN 概述  14-17
    2.1.1 PLCSN 结构  14-15
    2.1.2 PLCSN 的特点  15-17
  2.2 PLCSN 网络路由分析  17-20
    2.2.1 PLCSN 的拓扑结构  17-18
    2.2.2 PLCSN 路由的意义  18-19
    2.2.3 PLCSN 路由算法特点  19-20
  2.3 典型自组织路由算法  20-26
    2.3.1 路由协议分类  20
    2.3.2 表驱动路由  20-22
    2.3.3 按需路由  22-23
    2.3.4 层次路由  23-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 路由协议中分簇算法的研究  27-36
  3.1 分簇算法  27-29
    3.1.1 分簇算法的概述  27
    3.1.2 分簇算法的重要性  27-28
    3.1.3 分簇算法的衡量标准  28-29
  3.2 经典分簇算法的分析  29-33
    3.2.1 最小标识法  29-30
    3.2.2 最大连接度算法  30
    3.2.3 基于权值的分簇算法  30-31
    3.2.4 基于节点移动性的分簇算法  31
    3.2.5 自适应按需加权分簇算法  31-32
    3.2.6 多跳分簇算法  32
    3.2.7 小结  32-33
  3.3 基于树的分簇算法  33-34
  3.4 分簇算法在PLCSN 的优越性  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 PLCSN中基于分簇的动态路由算法  36-47
  4.1 算法的基本概念  36-37
  4.2 算法的基本思想  37-38
  4.3 算法的描述  38-40
    4.3.1 节点定义  38-39
    4.3.2 假设条件  39
    4.3.3 算法简述  39-40
  4.4 算法的实例描述  40-46
    4.4.1 成簇  41-45
    4.4.2 路由策略  45
    4.4.3 簇及路由维护  45-46
  4.5 本章小结  46-47
第五章 PLCSN中 CBDR的仿真结果及分析  47-56
  5.1 仿真及分析  47-53
    5.1.1 仿真环境及参数  47-48
    5.1.2 仿真结果及分析  48-53
  5.2 CBDR 算法的特点  53-54
  5.3 CBDR 算法在控制系统中的应用  54-55
  5.4 本章小结  55-56
结论  56-58
参考文献  58-63
攻读硕士学位期间取得的研究成果  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 有线通信、通信线路工程 > 载波通信
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