基于能量均衡的无线传感器网络节点分布算法研究

《基于能量均衡的无线传感器网络节点分布算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江工业大学硕士学位论文基于能量均衡的无线传感器网络节点分布算法研究作者姓名：袁锋指导教师：龙胜春副教授浙江工业大学计算机科学与技术学院2013年3月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterNodesDistributionAlgorithmBasedOnEnergybalanceforWirelessSensorNetworkCandidate：FengYuanAssociateProf．ShengchunLongCollegeofComputerScie

2、nceandTechnologyZhejiangUniversityofTechnologyMarch2013m眦l删9删5mⅢ1ⅢⅢ1㈣M洲Y浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：锈1日期：沙哆年支只

3、了日学位论文版权使用授权书本学位论文

4、作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于作者签名：导师签名：1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保彰(请在以上相应方框内打“、／”)日期：纱侈年日期：沙弓年．、§具I／日／厂月叩日浙江工业大学硕士学位论文基于能量均衡的无线传感器网络节点分布算法研究摘要无线传感器网络是由大量具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器节点通过自

5、组织的形式组成的无线网络。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息。无线传感器网络技术已经引起了学术界和工业界的高度重视，它们被广泛应用在军事和民用方面。在无线传感器网络中，由于传感器节点自身的局限性，通常采用电池供电，其携带的能量非常有限，并且在使用过程中无法为其补充能量。因此，如何高效节约传感器节点能量并且最大化网络生存时间就显得极为重要。本文采用降低无线传感器网络节点在单位时间内平均能耗的方法来提高网络生存时间，以最优化节点的使用效率。首先，本文提出了一种基于不均匀环带的网络分层算法。假设整个无线传感器网络被分割成宽度可变的多个环带，网络

6、中所有节点的通信半径可以调整，在同一环带内的节点采用等长的通信半径，且通信半径等于环带的宽度。通过推导给出了任意环带的节点在单位时间内平均能耗的计算表达式，得出最内层环带的最佳宽度。最后根据最内层环带内节点的能耗得出所有环带的宽度以及网络内环带的分割数量。实验结果显示，本算法大幅提高了网络生存时间，是解决网络内节点间能量不均匀消耗的有效方案。其次，上一个算法中各层节点的平均能耗虽然提高了网络整体生存时间，但并非最低能耗，由此提出了一种无线传感器网络中节点非均匀部署的算法策略。该策略分析了在节点均匀分布的前提下，任意层环带内的节点在单位时间内的能耗问题，推导证明，

7、只有在任意层环带宽度等于最内层环带宽度的基础上，才能将各层环带内节点的能耗降到最低。基于上述结果，推导出相邻环带内节点在单位时间内的能耗比的计算表达式，根据此能耗比，进而得出相邻环带内所需布置的节点数目比率。并且给出了用于计算需要添加节点的环带数的表达式，以及任意层环带内所需布置的节点数目的计算表达式。实验结果显示，该算法相比较节点均匀分布的情况，网络生存时间得到了更大的提高。关键词：无线传感器网络，最大化网络生存时间，能量空洞，网络分层，非均匀部署i浙江工业大学硕士学位论文EnergyefficientbetweennodesforWirelessSensor

8、NetworkABSTRACTWirelesssensornetwork(WSN)consistsofalargenumberofembeddednodeswithsensing，capabilityofperception，computingandcommunicationabilitythroughself-organization．Itspurposeistocooperativelysense，collectandprocesssensinginformation．Wirelesssensornetworkhasattractedtheattention

9、ofacademiaan