基于数据内容的异构无线传感器网络成簇算法研究

摘要

近年来，随着微机电技术、传感器技术和无线通信技术的进步，推动了低功耗多功能的传感器的快速发展，使其在微小体积内便能够集成信息采集、数据处理和无线通信等功能。无线传感器网络就是由部署在监测区域内的大量微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织网络系统，从而协作地感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息，并发送给观察者。传感器节点一般依靠电池供电，其能量有限并且由于工作环境等因素的限制难以补充，因此，如何高效节约能量来最大化网络生命周期是无线传感器网络设计的首要问题。
　　 本文首先对无线传感器网络的概念、体系结构、特点、关键技术及应用领域等做了简要介绍；然后对无线传感器网络中现有的主要路由协议进行了深入的分析研究与比较。
　　 鉴于目前实际应用中异构无线传感器网络的普遍存在及应用需要，在充分考虑异构无线传感器网络中节点初始能量不同，采集信息不同的基础之上，本文提出了基于数据内容的异构无线传感器网络成簇算法-CADC。在CADC算法中，根据节点采集的数据内容进行分簇，也就是同种类型的节点之间进行成簇，以达到数据融合率最优，且簇首的选择综合考察了剩余能量、距离远近和能耗速率等因素，达到了负载均衡的目的。最后通过在仿真平台OMNET++上进行仿真实验，将提出基于数据内容的异构传感器网络成簇算法与LEACH算法进行了性能比较，仿真结果表明本文提出的CADC算法适用于那些采集多种数据的应用场景，具有更好的性能，可以有效延长网络生存时间。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 无线传感器网络研究背景

1.2.1 无线传感器网络的体系结构

1.2.2 无线传感器网络的特点

1.2.3 无线传感器网络的关键技术

1.2.4 无线传感器网络的应用

1.3 本文的主要工作

1.4 本文的组织结构

第二章 无线传感器网络路由协议分析

2.1 无线传感器网络路由协议的特点

2.2 无线传感器网络路由协议分类

2.3 典型的同构无线传感器网络路由协议

2.3.1 LEACH协议

2.3.2 TEEN协议

2.3.3 PEGASIS协议

2.3.4 HEED协议

2.4 异构无线传感器网络路由协议

2.4.1 SEP协议

2.4.2 DEEC协议

2.4.3 RCR协议

本章小结

第三章 基于数据内容的异构传感器网络成簇算法研究

3.1 研究基础及相关工作

3.2 系统模型

3.2.1 网络模型

3.2.2 无线通信模型

3.3 算法描述

3.3.1 簇首选举与簇建立

3.3.2 簇首轮换与簇重组

3.3.3 数据传输

3.4 CADC算法的性能分析

本章小结

第四章 仿真实验和结果分析

4.1 无线传感器网络仿真工具OMNeT++

4.1. 10MNeT++简介

4.1.2 0MNeT++的组成与结构

4.1.3 0MNeT++仿真流程

4.2 仿真结果分析指标及仿真环境设置

4.2.1 结果分析指标

4.2.2 仿真环境

4.3 仿真结果分析

4.3.1 网络中存活节点数

4.3.2 网络能量消耗

本章小结

第五章 结束语

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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