近年來無線傳感器網絡(WSN)成為各國研究學者研究的熱點,并獲得了迅速的發(fā)展。WSN無需事先布置基礎設施、部署方便、在部署之后能快速組網收集數據,在軍事和民用領域都獲得了廣泛的應用。WSN分簇路由協(xié)議具有能量利用率高、可擴展性良好的特點,適合于大規(guī)模的WSN應用。但在WSN分簇路由協(xié)議中,簇首負擔較重,其可靠性和穩(wěn)定性對網絡性能影響巨大。同時,靠近基站的節(jié)點需要轉發(fā)遠離基站分簇的其它節(jié)點的數據。不平衡的能耗導致節(jié)點退出,縮短網絡的生命周期。因此有學者提出使用移動基站去監(jiān)測區(qū)域內收集傳感器節(jié)點的數據,獲得了良好的效果。論文主要研究了能量均衡的WSN分簇路由協(xié)議、以及基于移動基站(旅程受限)的WSN分簇數據收集協(xié)議,主要工作如下:1.論文以LEACH協(xié)議為基礎,提出了一種基于節(jié)點鄰域能量分布的WSN分簇路由協(xié)議,有以下特點:1.優(yōu)化簇首選擇閾值,綜合考慮節(jié)點的鄰居節(jié)點密度和節(jié)點剩余能量與鄰居節(jié)點的平均能量的相對偏差,選出候選簇首;2.候選簇首探測自己是否處于孤立區(qū)域,如果自己屬于孤立簇首節(jié)點,則進行簇首補選;3.簇首局部廣播當選消息,吸引鄰居節(jié)點加入分簇,避免全局廣播造成的巨大能耗。仿真結果表明,論文的算法優(yōu)化了簇首分布、均衡了節(jié)點能耗、延長了網絡生命周期。2.論文提出了一種基于移動基站的WSN負載平衡數據收集協(xié)議。首先論文在分簇型WSN路由協(xié)議的基礎上,將網絡中的節(jié)點劃分為簇,每個分簇選一個簇首。其次依照簇首距離基站的遠近,將簇首和移動基站組織成一棵最小生成樹。在最小生成樹的基礎上求出先序遍歷序列。然后根據遍歷的順序設計了一種負載均衡的節(jié)點成簇機制,為每個簇首分配一定數量的節(jié)點加入配額,讓網絡中的節(jié)點穩(wěn)定有序地形成分簇。最后移動基站依照遍歷順序依次收集網絡中簇首的數據。仿真結果表明和原來的分簇協(xié)議相比,提出的基于移動基站的數據收集協(xié)議協(xié)議能有效地延長網絡的生命周期。3.考慮到在某些非時延容忍的應用中,傳感器節(jié)點的感知數據必須在限定的時間內提交給移動基站,提出了一種在移動基站旅程受限條件下的WSN數據收集協(xié)議。該算法在前面算法的基礎上,將先序遍歷簇首序列中的簇首分為可達與不可達,不可達的二級簇首需要關聯到一個最近的、可達的一級簇首,將自己分簇的數據交付給它。在時延受限的情況,改進了節(jié)點成簇機制,形成了兩層的分簇結構。仿真結果表明,在移動基站旅程受限的條件下,擴展的協(xié)議也能有效地延長網絡的生命周期。
【學位單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5;TP212.9
【部分圖文】：

０１２３４５６７８９?１０?０１２?３?４５６７８９?１０??圖２．４頂點初始分布圖?圖２．５最小生成樹??１０；?＇?＇?？——?＇?????—?＇???９??８－２?８、?一川?卞??７?＼?Ｚ?Ｉ??＼?ｘ?＼??５?＼，，?、、太??４?－?４?＂）６??；?／／?：??：丨，??〇?１２３４５６７８?９?１０??圖２．６先序遍歷示意圖??圖２．４給出了完全無向圖的頂點示意圖，頂點的位置取整數坐標，任意兩點間邊的代價??為兩點間的距離。圖２．５在圖２．４的基礎上，用ＰＲＩＭ算法求得了最小生成樹，其中取頂點１??為根節(jié)點。圖２．６是在圖２．５的基礎上生成的先序遍歷圖，先序遍歷的完整順序為１、５、１、??７、３、７、６、７、１、８、２、８、４、８、１。在遍歷最小生成樹時，只在第一次遇到一個頂點??時，才將該頂點列出，從而得到訪問順序１、５、７、３、６、８、２、４、１。??２．６．移動基站的相關知識??２．６．１．移動基站的移動模式??基站的移動模式主要由實際應用需求和監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境特性決定。針對不同的情況

網絡橫咆標??圖３．２第５００輪時的網絡分簇示意圖??圖３．２展示了ＤＣＳＮＥ協(xié)議在第５００輪時的網絡分簇的情況。由圖可知，網絡的分布區(qū)域??為（０，０）至（１００，１００）；基站用藍色的Ｘ表示，初始位置位于網絡的中心（５０，５０）；簇首??

輪數??圖３．３網絡生命周期對比圖??由圖３．３可知，ＬＥＡＣＨ協(xié)議首個節(jié)點退出輪數為１０２１輪，ＤＳＣ協(xié)議首個節(jié)點退出輪??數為１０１２輪，ＤＣＳＮＥ協(xié)議首個節(jié)點退出輪數為１２６５輪，相對于ＬＥＡＣＨ協(xié)議，ＤＣＳＮＥ協(xié)議??的生命周期延長了２３．９％，相對于ＤＳＣ協(xié)議，ＤＣＳＮＥ協(xié)議的生命周期延長了２４．１％；?ＬＥＡＣＨ??協(xié)議最后一個節(jié)點退出輪數為１５６１輪，ＤＳＣ協(xié)議最后一個節(jié)點退出輪數為１６１１輪，ＤＣＳＮＥ??協(xié)議最后一個節(jié)點退出輪數為２０９５輪，比ＬＥＡＣＨ協(xié)議晚３４．２％，比ＤＳＣ協(xié)議晚３０．０％。綜上??所述，論文提出的ＤＣＳＮＥ協(xié)議在節(jié)點能耗上更加均衡，有效地延長了生命周期。??０．３８?ｒ?｜?｜?１??Ｉ?ｊ??ＬＥＡＣＨ—??Ｉ??ＤＣＳＮＥ＇．??｜ｌ?，?丨丨?ｉ?ｊ?ｊ?ＤＳＣ?Ｉ??，丨丨！?：！?�。�?Ｉ?４??０３４?
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本文編號：2891171