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移动无线传感器网络的分簇路由算法研究

作　者: 余鸿翔
导　师: 吴援明
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 移动无线传感器网络能耗模型分簇路由算法分区
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着实际应用的需要,学术界提出了移动无线传感器网络的概念,即节点可以移动的无线传感器网络。在一些静态传感网无法解决问题的应用中,运用移动传感网中节点的移动性,经常能使问题迎刃而解。移动传感网的拓扑结构随着节点移动而动态变化,使得针对静态网络的一些研究成果,例如路由算法协议,在运用到移动传感网时,性能明显下降。论文针对移动传感网,主要做了以下几个方面的工作:1.分析移动传感网的节点模型和网络结构。从能耗、感知和移动三个方面总结了节点模型,从平面型和层次型两个方面介绍了网络结构,从而为下一步的研究提供基础。2.深入分析OECM能耗模型。传统能耗模型在计算能耗时只考虑了通信能耗,然而在移动传感网中,由于网络拓扑结构动态变化,网络管理与维护的能耗是不能忽略的,OECM模型综合考虑了通信以及网络管理与维护的能耗。在运用分簇路由算法时,利用该模型得出网络每轮的能耗总量是分簇数k的单变量函数,从而能够求出最优分簇数k opt。然而该模型在求最优分簇数时,是假设网络运行T轮,所有节点在充当一次簇首和T-1次成员节点后,同时死亡。这种假设太过理想,实际情况应该是节点在网络运行过程中,陆续死亡。经MATLAB仿真验证,该模型求出的最优分簇数与实际运行中的最优分簇数存在一定的偏差。3.提出基于分区的分簇路由算法RCM。RCM算法是针对移动传感网设计的分簇算法,它将监测区等距离的划分为若干个固定区域,每个区域中的节点数随着节点移动而动态变化。在分簇阶段,一个区域中的节点形成一个簇,然后根据节点的剩余能量以及节点到簇内其它节点的距离和,确定簇首。经MATLAB仿真验证,在移动传感网中,当节点的移动速度分别为3和5个单位时,RCM算法的网络寿命比LEACH算法分别延长67.9%和40.9%。RCM算法也同样适用于静态网络,当节点静止时,RCM算法的网络寿命比LEACH算法延长70.1%。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-11
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 课题研究现状  9-10
  1.3 论文的主要研究工作  10
  1.4 论文的组织结构  10-11
第二章移动无线传感器网络概述  11-20
  2.1 传感器网络的特点  11-12
  2.2 节点移动带来的挑战  12-13
  2.3 移动传感网系统模型  13-17
    2.3.1 节点能耗模型  13-14
    2.3.2 节点感知模型  14
    2.3.3 节点移动模型  14-15
    2.3.4 移动传感网网络体系  15-17
  2.4 移动传感网的关键技术及性能评价  17-19
    2.4.1 关键技术  17-18
    2.4.2 性能评价  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第三章移动传感网节能策略及路由算法研究  20-34
  3.1 节能策略  20-21
    3.1.1 单节点节能技术  20
    3.1.2 能量感知路由  20-21
  3.2 优化能耗模型OECM  21-26
    3.2.1 网络能耗参数  21-22
    3.2.2 OECM 模型原理  22-26
  3.3 路由算法的特点及关键技术问题  26-27
  3.4 路由算法分类  27-33
    3.4.1 平面型路由算法  28-30
    3.4.2 层次型路由算法  30-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章基于分区的移动传感网分簇路由算法  34-43
  4.1 RCM 算法的提出  34-37
  4.2 RCM 算法的基本思想  37-38
  4.3 RCM 算法的设计  38-42
    4.3.1 前提假设  38
    4.3.2 算法的描述  38-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章 RCM 算法仿真及性能分析  43-53
  5.1 仿真环境  43
  5.2 仿真结果分析  43-52
    5.2.1 分簇情况  43-45
    5.2.2 网络寿命  45-51
    5.2.3 数据传输性能  51-52
  5.3 本章小结  52-53
第六章结论  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-60
在学期间的研究成果  60-61

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