【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)由部署在監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚中心(Sink節(jié)點(diǎn))組成,作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心,WSN被廣泛應(yīng)用于信息收集領(lǐng)域。但其發(fā)展一直受制于距離和能耗等因素。針對上述問題,本文提出能距關(guān)系模型,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了WSN多跳路由方法MRPG(Multiple Hop Routing Algorithm Based on Path Optimization)。研究工作概括如下:1.本文梳理了WSN節(jié)點(diǎn)距離關(guān)系模型的缺點(diǎn):1)增大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本;2)衛(wèi)星信號對部署環(huán)境要求較高;3)距離關(guān)系無法準(zhǔn)確反映節(jié)點(diǎn)間的通信情況,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)能距關(guān)系模型。該模型以節(jié)點(diǎn)間的最佳通信功率描述節(jié)點(diǎn)關(guān)系,能有效降低部署成本并提高節(jié)點(diǎn)通信的可靠性。2.為了使網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)入數(shù)據(jù)收集狀態(tài)前完成相關(guān)準(zhǔn)備工作。本設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)初始化算法,并構(gòu)建了一種稱為能距表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其完整地包含網(wǎng)絡(luò)路由所需信息:節(jié)點(diǎn)的剩余能量和節(jié)點(diǎn)間的能距。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫纬汕?根據(jù)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的不同,將網(wǎng)絡(luò)初始化依此劃分為三個(gè)子過程;每個(gè)子過程都需要各節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作完成。3.本文在能距關(guān)系模型下提出WSN多跳路由方法MRPG。該路由方法通過計(jì)算路徑生存時(shí)間和節(jié)點(diǎn)平均數(shù)據(jù)冗余量,為網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)規(guī)劃數(shù)據(jù)傳輸路徑。MRPG依靠Sink節(jié)點(diǎn)的集中計(jì)算實(shí)現(xiàn),為此本文設(shè)計(jì)了兩種算法——窮舉算法、分級節(jié)點(diǎn)納入算法。窮舉算法采用“暴力”的方式為每個(gè)節(jié)點(diǎn)選取最優(yōu)路徑。分級節(jié)點(diǎn)納入法則是先將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)按照到Sink節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)進(jìn)行分級;然后逐級納入節(jié)點(diǎn),進(jìn)而構(gòu)建出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由拓?fù)鋱D。實(shí)驗(yàn)證明:分級節(jié)點(diǎn)納入算法路由生成時(shí)間比窮舉算法低。本文通過仿真實(shí)驗(yàn)對MRPG、LEACH、UCDP、DEEC四種路由方法進(jìn)行分析。為測試多跳條件下路由方法的性能,本文所提MRPG路由方法通過控制最大跳數(shù)形成了MRPG-2和MRPG-5子方法。仿真結(jié)果表明,本文所提MRPG路由方法在網(wǎng)絡(luò)生存周期、單位數(shù)據(jù)平均能耗、能耗均衡三個(gè)方面的性能表現(xiàn)優(yōu)于另外三種算法。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【圖文】：

奧酚尚酜? 5 -第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述及路由協(xié)議2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量分布在監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)和匯集節(jié)點(diǎn)構(gòu)成(圖1)；是一種新型自組織網(wǎng)絡(luò)。不同任務(wù)下，不同網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)具有差異性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)起源于軍事應(yīng)用；隨著技術(shù)的發(fā)展，其表現(xiàn)出來的價(jià)值越來越得到社會(huì)的認(rèn)可，現(xiàn)今的 WSN 技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，如野生動(dòng)植物保護(hù)、智慧醫(yī)療、智慧城市以及資源監(jiān)測等。圖 1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig1 Wireless sensor network structure在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的中，傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)感知監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)做相應(yīng)的預(yù)處理并傳輸給 Sink 節(jié)點(diǎn)。由于一些傳感器節(jié)點(diǎn)距離 Sink 節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)，或自身剩余能量較低，會(huì)出現(xiàn)一些節(jié)點(diǎn)過早死亡的問題。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載均衡，傳感器節(jié)點(diǎn)除了要具備本地?cái)?shù)據(jù)感知功能外，還要能夠完成，對其他節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)實(shí)施存儲(chǔ)、壓縮和傳輸?shù)牟僮�。Sink 節(jié)點(diǎn)做為傳感器節(jié)點(diǎn)與外界聯(lián)系的中間件。對內(nèi)（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)），除了要收集監(jiān)測數(shù)據(jù)外，還要負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)資源。與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)相比，Sink 節(jié)點(diǎn)具有高效的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力。更為重要是：它的能量不受限制。因?yàn)?Sink 節(jié)點(diǎn)需要通過互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)與“管理員”通信，所以它具備兩種通信協(xié)議棧轉(zhuǎn)換能力。對外，Sink 節(jié)點(diǎn)可以被視為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和“管理員”的通信員，這里所述的“管理員”一般為云服務(wù)器或個(gè)人計(jì)算機(jī)。

數(shù)據(jù)可以是聲音、震動(dòng)、溫度、無線電信號等。控制硬件（CPU、RAM）和操作軟件（通信協(xié)議、資源管理知模塊傳輸出的模擬信號量化并編碼；除上述作用外度。通信模塊負(fù)責(zé)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的感知信息，以及中繼其他為節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)提供能量，通常使用能量密度較高的鋰感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述由協(xié)議的作用是為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)傳感器選擇一條數(shù)據(jù)傳據(jù)傳輸路徑中，為延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，需要讓某些些“犧牲”。這些節(jié)點(diǎn)不僅要感知數(shù)據(jù)，還要中繼傳輸k 節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)[29]。面向解決能耗不均衡的路由）為每個(gè)節(jié)點(diǎn)尋找相對能耗較低的路徑；2）協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)間小為 200m 200m 的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，Sink 節(jié)點(diǎn)位于網(wǎng)絡(luò)中心（實(shí)點(diǎn)表示傳感器節(jié)點(diǎn)，兩點(diǎn)之間的線段表示路徑。

大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述務(wù)表中存在相應(yīng)數(shù)據(jù)與之匹配，說明此數(shù)據(jù)曾被轉(zhuǎn)發(fā)，所以要在 Sink 節(jié)點(diǎn)第一次接收傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)之前，各節(jié)點(diǎn)的數(shù)率進(jìn)行傳輸。在此之后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀況，每個(gè)傳感器節(jié)生成第二跳路徑，用于加強(qiáng)鏈接；根據(jù)相關(guān)信息匯聚節(jié)點(diǎn)和源路徑。在此后的數(shù)據(jù)傳輸中，信息的交互就能夠達(dá)到更快的速

【參考文獻(xiàn)】

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1 俞姝穎;吳小兵;陳貴海;戴海鵬;洪衛(wèi)星;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用[J];軟件學(xué)報(bào);2015年06期

2 林啟中;張冬梅;王聰;許魁;;基于位置信息的雙簇頭路由算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2015年03期

3 黨鑫;王艷;萬鏹;;基于代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多層安全檢測方法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2015年03期

4 張傳帥;張?zhí)祢?張漫;劉剛;王輝;于亮亮;李婷;;基于WSN的溫室環(huán)境信息遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)[J];中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

5 孫彥清;彭艦;劉唐;陳曉海;;基于動(dòng)態(tài)分區(qū)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非均勻成簇路由協(xié)議[J];通信學(xué)報(bào);2014年01期

6 張霞;周剛;于宏毅;;一種協(xié)作和中繼混合的傳感網(wǎng)壽命最大化路由算法[J];軟件學(xué)報(bào);2013年12期

7 盧先領(lǐng);王瑩瑩;王洪斌;徐保國;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡的非均勻分簇算法[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2013年05期

8 劉基余;;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的現(xiàn)況與發(fā)展[J];遙測遙控;2013年03期

9 黃庭培;陳海明;張招亮;崔莉;;EasiPLED:一種基于監(jiān)督學(xué)習(xí)理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)分組丟失和錯(cuò)誤原因識別方法[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2013年03期

10 錢志鴻;王義君;;面向物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述[J];電子與信息學(xué)報(bào);2013年01期

本文編號：2752537