隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基石,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network,WSN）憑借自組織,大規(guī)模以及拓?fù)鋭?dòng)態(tài)化的特點(diǎn),近年來(lái)在很多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,例如軍事偵查、環(huán)境監(jiān)測(cè),災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域。然而由于傳感器節(jié)點(diǎn)的能量受限,所以如何提高節(jié)點(diǎn)的能量使用效率,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期就顯得極為重要。本文的傳感器節(jié)點(diǎn)部署在地下管廊中,針對(duì)因地下管廊長(zhǎng)而窄的管道結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能耗不均衡的問(wèn)題,提出了一種基于地下管廊的節(jié)能分簇路由協(xié)議。該協(xié)議從多個(gè)方面優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能,均衡網(wǎng)絡(luò)的能耗。本文主要研究工作如下:首先,闡述了WSN的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了WSN的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù),同時(shí)還概述了WSN路由協(xié)議的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求,以及常見(jiàn)的經(jīng)典協(xié)議。其次,針對(duì)由于地下管廊長(zhǎng)而窄的管道結(jié)構(gòu)而引起的網(wǎng)絡(luò)能耗極其不均衡問(wèn)題,本文提出了一種適于地下管廊的節(jié)能分簇路由協(xié)議。該協(xié)議提出了一種新的應(yīng)用于地下管廊的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)模型,并推出網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)簇?cái)?shù)來(lái)均衡整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗;以大母簇選舉來(lái)均衡簇的大小和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的分布;以綜合考慮節(jié)點(diǎn)的剩余能量、節(jié)點(diǎn)與基站的距離和節(jié)點(diǎn)的局部密度來(lái)... 

【文章來(lái)源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

地下城市管道綜合走廊

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2的傳輸。并且隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了能夠隨時(shí)隨地的遠(yuǎn)程監(jiān)控管廊內(nèi)部的情況，節(jié)約人力、物力、財(cái)力，此時(shí)作為無(wú)線(xiàn)通信方式的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)就開(kāi)始應(yīng)用在地下管廊中，也越來(lái)越發(fā)揮著不可替代的作用，而且相較于通信電纜等有線(xiàn)通信方式，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在架設(shè)成本和通信可靠性上均表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)[5]。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)[6,7]通常是由一些具有一個(gè)或多個(gè)的低成本低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，傳感器包含有存儲(chǔ)器、電源、處理器，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊。節(jié)點(diǎn)間通過(guò)協(xié)同工作來(lái)監(jiān)測(cè)某一區(qū)域，收集該區(qū)域的數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)因由電池供電而使能量受限，怎樣在受限的能量下保證較長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)生命周期和可靠的傳輸是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的關(guān)鍵。由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在很多方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，使得它在國(guó)防軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及智能家居等領(lǐng)域[8]有著重要的應(yīng)用價(jià)值。在地下管廊的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，為提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率及減少信息的冗余度，節(jié)點(diǎn)的放置形式一般是線(xiàn)性或半線(xiàn)性。在地下管廊的一定長(zhǎng)度地段內(nèi)，均有一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收地段內(nèi)所有簇首傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。隨后，各匯聚節(jié)點(diǎn)分別以單跳或多跳的傳輸形式將融合后的各地段數(shù)據(jù)信息發(fā)送到控制中心進(jìn)行最終的任務(wù)決策，如圖1.2所示。因此，為了最大程度地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期，人們需要設(shè)計(jì)應(yīng)用于地下管廊的節(jié)能高效的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。圖1.1地下城市管道綜合走廊圖1.2地下管廊中WSN節(jié)點(diǎn)部署圖

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文72相關(guān)技術(shù)概述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（wirelesssensornetwork，WSN）是一種具有分布式特點(diǎn)的自組織網(wǎng)絡(luò)，通常由分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域中大量的集感知、通訊及信息存儲(chǔ)與處理等功能于一體的小型傳感器節(jié)點(diǎn)所組成，節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)且準(zhǔn)確地收集監(jiān)測(cè)區(qū)域中的環(huán)境信息。2.1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.1.1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。通常，根據(jù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)是否分類(lèi)成簇首節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)，將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)分為兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別是平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.1.1.1平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)收集到監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的信息，并通過(guò)單跳或多跳的傳輸方式將信息數(shù)據(jù)傳送至基站，經(jīng)過(guò)基站處理融合后。將數(shù)據(jù)發(fā)送給處理中心，進(jìn)行最后的處理分析[32]。如圖2.1所示，在此結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)具有相同的等級(jí)，即不存在負(fù)責(zé)對(duì)一定范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)的管理節(jié)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)內(nèi)節(jié)點(diǎn)排布簡(jiǎn)單且便于維護(hù)，不足之處在于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗分布極其不均勻。因此，平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不適用于災(zāi)區(qū)、森林和河流等大規(guī)模區(qū)域。圖2.1WSN平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.1.1.2分層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)目前主流的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是分層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2.2所示，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)群分成各個(gè)大小不一的簇結(jié)構(gòu)，每個(gè)簇中均包含一個(gè)簇首與若干個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，其中成員節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)從監(jiān)測(cè)區(qū)域中感知環(huán)境信息并傳送給，簇首，簇首則負(fù)責(zé)接收成員節(jié)點(diǎn)傳送的信息，并結(jié)合自身感知的環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最后將融合后的信息傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)或基站。與平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，本結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)生命周期更長(zhǎng)，可擴(kuò)展性更強(qiáng)[33]。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3464201