多级异构无线传感器网络高能效分簇路由算法

摘要

无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)是将数据收集、处理和传输综合为一体的网络，它也是一种节点分布较随机、自组织相互协调合作、不需要基础设施的网络，在诸多领域有着广阔的应用前景。但是，网络中传感器节点体积细小，节点的能量又受到限制，而且，节点需要收集监测数据并进行处理，还要通过无线广播通信发送数据。故此，为了减少传感器节点的能量消耗，怎样充分利用能量，是优化无线传感器网络路由要解决的重点问题。本文在DEEC研究的基础上，研究了多级异构WSN基于节点位置信息和当前剩余能量的优化分簇路由技术，并对改进路由技术在网络运行周期和转发数据量的能力上进行了重点分析。
　　本文主要研究内容如下：
　　1.介绍WSN的概念、特点、结构以及应用模型。阐述了LEACH和DEEC路由的运行机制，通过仿真实验对比了这两种算法的性能，分析了这两种算法的优缺点。同时简单介绍了其他相关的WSN路由技术，并分析了DEEC仍可改进的地方。
　　2.分析、研究了基于节点位置和剩余能量的分簇路由技术。分簇结构网络有着良好的可扩展性，便于管理，因此成为解决能耗问题的重要方法。本文提出一种多级异构无线传感器网络能量优化算法（EOCA），该算法在分簇阶段考虑了节点位置和剩余能量这两个因素，使得选择的簇头在距离基站更近的位置，减少距基站较远节点竞选为簇头的机率。与 SEP和 DEEC路由算法比较，EOCA路由算法很好的提高了网络性能，平衡了全网能量的消耗，使得全网的生存时间得以延长。
　　3.分析、研究了基于节点位置和剩余能量的自适应多跳路由算法。本文提出一种多级异构无线传感器网络高能效多跳路由算法（MEECR），该算法采用单跳与多跳相结合的路由机制，算法利用一个距离阈值决定节点采用单跳或是多跳路由，在多跳路由中算法依据节点位置和剩余能量定义的一个决策值，由该决策值确定簇头的下一跳路由。由仿真实验结果可知，MEECR有效地提升了网络的性能。与SEP和DEEC相比，MEECR具有较长的稳定运行时间以及更大的网络吞吐量。

目录

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文的主要工作

1.4 论文的组织安排

第二章 无线传感器网络概述

2.1 无线传感器网络概念及特点

2.2 无线传感器网络体系结构

2.3 无线传感器网络数据收集模型

2.4 无线传感器网络关键技术

2.5 本章小结

第三章 无线传感器网络分簇路由算法概述

3.1 LEACH算法的体系结构

3.2 LEACH算法的系统模型

3.3 LEACH路由算法的详细描述

3.4 DEEC路由算法描述

3.5 LEACH与DEEC算法比较分析

3.6 无线传感器网络路由技术

3.7 本章小结

第四章 多级异构无线传感器网络能量优化分簇路由算法

4.1 引言

4.2 多级异构无线传感器网络能量优化分簇算法

4.3 EOCA算法仿真实验及分析

4.4 本章小结

第五章 多级异构无线传感器网络高能效多跳分簇路由算法

5.1 引言

5.2多级异构无线传感器网络高能效分簇路由算法

5.3 MEECR算法仿真与分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献