本文關鍵詞：基于sink的WSN節(jié)能路由技術研究

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【摘要】：無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由具有攜帶有限能量、計算能力、通信能力的微型感知節(jié)點構成的自治系統(tǒng)。因為它可以在條件艱苦的環(huán)境中進行作業(yè),所以廣泛地應用于各個領域。由于微型感知節(jié)點攜帶的能量有限；另外,節(jié)點通常在危險區(qū)域進行作業(yè),通過人工更換電池來延長節(jié)點的壽命是不切實際的。因此,如何高效地利用節(jié)點有限的能量是目前國內外研究的熱點。當前關于節(jié)點的節(jié)能機制大致有優(yōu)化節(jié)點的無線通信模塊,數(shù)據(jù)處理,睡眠機制,高效路由技術和充電技術。本文深入的研究了WSN節(jié)點通過高效的路由技術提高節(jié)點能量的利用率,其主要包括提出了基于匯聚節(jié)點的WSN高效節(jié)能路由技術和基于分簇的WSN動態(tài)的節(jié)能路由技術二大部分內容。在傳統(tǒng)的WSN引入移動sink收集數(shù)據(jù)可以有效的解決網絡中出現(xiàn)的“能量空洞”問題,從而達到延長網絡壽命的目的,但是會增加網絡延時。針對這個問題,本文對規(guī)模較小的WSN的節(jié)能路由技術進行了較深入的研究,并提出了在WSN中采用靜止sink和移動sink同時收集數(shù)據(jù)的路由技術,此路由技術可以有效地應用于規(guī)模較小的WSN中,其主要內容有以下幾點：1)采用積分的方式估算每輪網絡中消耗的總能量；2)在每輪網絡中消耗的總能量最小的情況下,通過數(shù)學分析求出靜止sink和移動sink各自負責收集數(shù)據(jù)的區(qū)域；3)利用MATLAB仿真軟件進行仿真,證明此路由方案的數(shù)學分析是否正確；4)為評估此路由技術所得到的網絡性能,將其與其他幾種簡單的路由機制比較。仿真結果表明,本文所提出的路由技術機制不僅能提高網絡生存周期,同時減少網絡的時延。為了使路由技術能夠應用于中大型的WSN,同時,網絡具有更好的擴展性,本文建設性地提出了另一種路由技術,稱為基于分簇的WSN動態(tài)的節(jié)能路由技術DSERT。此方案包括3個步驟：1)基于部署在監(jiān)測區(qū)域的節(jié)點總數(shù)對無線傳感器網絡進行分簇；2)采用模糊邏輯推理系統(tǒng)選取每個簇的簇頭,模糊邏輯推理系統(tǒng)的輸入變量有節(jié)點的剩余能量和節(jié)點到簇重心的距離,輸出變量則是節(jié)點被選為簇頭的概率；3)優(yōu)化移動sink的移動路徑,使移動sink的移動路徑是平滑的。本文將其與MSEERP策略、TTDD策略進行了仿真比較。仿真結果表明,DSERT方案比它們具有更長的網絡生存周期,同時,DSERT更加貼近實際應用環(huán)境；此外,DSERT將會有更好的可擴展性。本文通過數(shù)學分析和MATLAB仿真相結合的方法研究了無線傳感器網絡中節(jié)能路由技術,這些研究成果將為節(jié)能路由技術的應用具有重要的參考價值。
【關鍵詞】：無線傳感器網絡 路由技術 分簇算法 平滑路徑 網絡壽命
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 無線傳感器網絡概述10-16
• 1.1.1 無線傳感器網絡的發(fā)展和前景10-11
• 1.1.2 無線傳感器網絡的體系結構11-12
• 1.1.3 無線傳感器網絡的優(yōu)缺點12-14
• 1.1.4 無線傳感器網絡的應用領域14-16
• 1.2 無線傳感器網絡的相關節(jié)能技術16-17
• 1.3 課題的研究現(xiàn)狀以及研究意義17-18
• 1.4 本文的主要工作及組織結構18-20
• 第二章 無線傳感器網絡路由技術概述20-27
• 2.1 基于分簇的體系結構的路由技術20-22
• 2.1.1 基本結構的概述20-21
• 2.1.2 研究現(xiàn)狀21-22
• 2.2 基于sink的路由技術的研究現(xiàn)狀22-25
• 2.2.1 靜止匯聚節(jié)點的路由技術22-23
• 2.2.2 移動匯聚節(jié)點的路由技術23-25
• 2.3 路由技術的性能評價指標25-26
• 2.4 存在的不足26-27
• 第三章 一種基于匯聚節(jié)點的WSN高效節(jié)能路由方案27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 模型介紹27-29
• 3.2.1 網絡模型27-28
• 3.2.2 能量模型28-29
• 3.2.3 基本定義29
• 3.3 數(shù)學分析29-31
• 3.4 仿真結果及其性能分析31-34
• 3.4.1 仿真參數(shù)設置31-32
• 3.4.2 實驗仿真與分析32-34
• 3.5 本章小結34-35
• 第四章 基于分簇的WSN節(jié)能路由算法35-48
• 4.1 引言35
• 4.2 問題描述35-37
• 4.3 DSERT節(jié)能路由算法37-43
• 4.3.1 網絡的劃分機制37-38
• 4.3.2 簇頭的選取原則38-40
• 4.3.3 路徑的優(yōu)化40-43
• 4.4 路由性能仿真及分析43-47
• 4.5 本章小結47-48
• 第五章 總結與展望48-50
• 5.1 研究工作總結48
• 5.2 工作展望48-50
• 參考文獻50-56
• 致謝56-57
• 攻讀學位期間發(fā)表論文情況57

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本文編號：926757