本文關鍵詞：面向用電信息采集的無線傳感器網(wǎng)絡路由優(yōu)化算法研究

  更多相關文章： 用電信息采集系統(tǒng) 無線傳感器網(wǎng)絡 路由優(yōu)化 流量感知 擁塞控制

【摘要】：用電信息采集系統(tǒng)作為用電環(huán)節(jié)的重點在智能電網(wǎng)的建設中發(fā)揮著重要作用,然而其本地網(wǎng)絡具有節(jié)點分散、應用場景復雜等特點。在這種情況下,無線通信技術尤其是以低功耗、低成本為特點的無線傳感器網(wǎng)絡逐漸展露出其獨有的優(yōu)勢,在智能用電中獲得了廣泛應用。而路由算法決定了數(shù)據(jù)如何中繼,從而直接影響網(wǎng)絡的能耗和性能,因此對用電信息采集系統(tǒng)中WSN的路由算法進行研究具有重要意義。在對用電信息采集系統(tǒng)特點、通信需求和通信方式的分析基礎上,以無線傳感器網(wǎng)絡作為感知延伸層,滿足未來智能電網(wǎng)無縫覆蓋的通信需求,提出基于無線傳感器網(wǎng)絡的用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)。然后對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議進行深入分析,探究面向用電信息采集的WSN路由協(xié)議的設計特點和面臨的挑戰(zhàn),為設計性能更優(yōu)的路由算法奠定基礎。為均衡無線傳感器網(wǎng)絡的流量負載,提出一種基于流量感知的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能路由優(yōu)化算法。該算法忽略節(jié)點能量有限的因素,并根據(jù)WSN中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和水力學中水流傳輸?shù)南嗨菩?將無線傳感器網(wǎng)絡抽象成管道輸水模型。然后從網(wǎng)絡能耗和節(jié)點流量負載程度出發(fā),基于節(jié)點到Sink節(jié)點距離,鄰居節(jié)點間距離和節(jié)點的隊列占用率構(gòu)建壓力坡降和比阻函數(shù),最后將二者融合成鏈路流量,使數(shù)據(jù)包依據(jù)最大鏈路流量選擇下一跳節(jié)點并最終到達匯聚節(jié)點。該路由算法能夠有效均衡網(wǎng)絡的流量負載,提高網(wǎng)絡吞吐量,并降低網(wǎng)絡丟包率、傳輸時延和網(wǎng)絡的總能耗。為解決用電信息采集系統(tǒng)中無線傳感器網(wǎng)絡的擁塞問題,同時優(yōu)化網(wǎng)絡能耗,提出一種基于擁塞控制的無線傳感器網(wǎng)絡路由優(yōu)化算法。該算法首先建立網(wǎng)絡排隊模型檢測網(wǎng)絡中節(jié)點的擁塞程度,然后根據(jù)水力學中河道流速的計算原理,綜合考慮節(jié)點到Sink節(jié)點距離、鄰居節(jié)點間距離和節(jié)點的數(shù)據(jù)包服務率作為下一跳節(jié)點的路由選擇標準,分別建立鏈路比降和流量半徑函數(shù),最后將二者進行融合使節(jié)點按照鏈路流速為各條路徑分配合適的路由選擇概率。該算法使數(shù)據(jù)包有效地分配到多條路徑從而保證無線網(wǎng)絡資源的公平利用,在有效降低網(wǎng)絡丟包率的同時,還維持較高的能量效率。
【關鍵詞】：用電信息采集系統(tǒng) 無線傳感器網(wǎng)絡 路由優(yōu)化 流量感知 擁塞控制
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 用電信息采集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡路由算法研究現(xiàn)狀12
• 1.3 論文主要工作及內(nèi)容安排12-14
• 第2章 用電信息采集系統(tǒng)關鍵技術研究14-20
• 2.1 用電信息采集系統(tǒng)的特點14
• 2.2 用電信息采集系統(tǒng)的通信需求14-15
• 2.3 用電信息采集系統(tǒng)通信方式對比分析15-17
• 2.3.1 遠程通信15-16
• 2.3.2 本地通信16-17
• 2.4 基于無線傳感器網(wǎng)絡的用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)17-19
• 2.5 本章小結(jié)19-20
• 第3章 無線傳感器網(wǎng)絡路由算法概述20-25
• 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡路由設計的特點20
• 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡算法分類20-24
• 3.2.1 平面路由協(xié)議21-22
• 3.2.2 層次路由協(xié)議22-24
• 3.3 用電信息采集系統(tǒng)中WSN路由設計面臨的挑戰(zhàn)24
• 3.4 本章小結(jié)24-25
• 第4章 基于流量感知的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能路由優(yōu)化算法25-39
• 4.1 引言25-26
• 4.2 網(wǎng)絡與能耗模型26-27
• 4.2.1 網(wǎng)絡模型26
• 4.2.2 能耗模型26-27
• 4.3 算法描述27-28
• 4.4 算法設計28-33
• 4.4.1 壓力坡降28-30
• 4.4.2 比阻30-31
• 4.4.3 路由選擇31-33
• 4.4.4 本地拓撲重構(gòu)策略33
• 4.5 仿真結(jié)果與分析33-38
• 4.6 本章小結(jié)38-39
• 第5章 基于擁塞控制的無線傳感器網(wǎng)絡路由優(yōu)化算法39-53
• 5.1 引言39-40
• 5.2 網(wǎng)絡排隊模型40-41
• 5.3 算法描述41-43
• 5.4 算法設計43-48
• 5.4.1 鏈路比降43-44
• 5.4.2 流量半徑44-46
• 5.4.3 路由選擇46-48
• 5.5 仿真結(jié)果與分析48-52
• 5.5.1 性能參數(shù)48
• 5.5.2 不同負載下的對比分析48-52
• 5.6 本章小結(jié)52-53
• 第6章 總結(jié)與展望53-55
• 參考文獻55-58
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果58-59
• 攻讀碩士學位期間參加的科研工作59-60
• 致謝60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫彥清;彭艦;劉唐;陳曉海;;基于動態(tài)分區(qū)的無線傳感器網(wǎng)絡非均勻成簇路由協(xié)議[J];通信學報;2014年01期

2 張德干;趙晨鵬;李光;明學超;鄭可;;一種基于前向感知因子的WSN能量均衡路由方法[J];電子學報;2014年01期

3 孫毅;盧可;唐良瑞;;面向用電信息采集的WSN非均勻分簇多跳路由算法[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2013年10期

4 洪榛;俞立;張貴軍;;多級異構(gòu)無線傳感網(wǎng)高效動態(tài)聚簇策略研究[J];自動化學報;2013年04期

5 張曉玲;梁煒;于海斌;封錫盛;;無線傳感器網(wǎng)絡傳輸調(diào)度方法綜述[J];通信學報;2012年05期

6 蔣暢江;石為人;唐賢倫;王平;向敏;;能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡非均勻分簇路由協(xié)議[J];軟件學報;2012年05期

7 李文峰;沈連豐;胡靜;;傳感器網(wǎng)絡簇間通信自適應節(jié)能路由優(yōu)化算法[J];通信學報;2012年03期

8 郝曉辰;賈楠;劉彬;;基于擁塞預知的WSN多徑尋優(yōu)路由協(xié)議[J];電子與信息學報;2011年05期

9 江海峰;錢建生;孫彥景;;WSN中基于虛擬靜電場的多sink路由算法[J];中國礦業(yè)大學學報;2011年02期

10 郭書城;盧昱;許定根;;基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡的路由算法研究[J];通信學報;2010年S1期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 江海峰;無線傳感器網(wǎng)絡能量優(yōu)化路由算法研究[D];中國礦業(yè)大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王美玲;用電信息采集無線傳感器網(wǎng)絡設計[D];華北電力大學;2013年

2 趙倩;無線傳感器網(wǎng)絡路由算法設計及優(yōu)化[D];清華大學;2012年

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本文編號：1015136