无线传感器网络分簇算法研究

《无线传感器网络分簇算法研究》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、山东大学硕士学位论文中文摘要无线传感器网络作为新兴的网络测控技术，是能够自主实现数据采集、融合和传输应用的智能网络应用系统。无线传感器网络使逻辑上的信息世界与真实的物理世界紧密结合，从而真正实现“无处不在的计算”模式。无论是在国防，还是在国民经济的各个领域，无线传感器网络均有着广阔的应用前景。无线传感器网络由大量具有通信与计算能力的微小传感器节点组成，这些节点通常密集布设在无人值守的监控区域。无线传感器网络能够根据环境自主完成指定任务，是一种“智能”自治测控网络系统。它采用多跳对等的通信方式，是一种超大规模、资源受限的分布式系统，其网络拓扑动态变化，具有自组织，自适应

2、等特点。用于大规模数据收集的无线传感器网络不仅在逻辑上需要具有自适应能力，在拓扑结构上也要具有能够应对“多对一”数据流的能力。提取网络的拓扑信息是管理和控制网络的必需和有效的方法。通过有效的拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高MAC协议和路由协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存时间。因此设计合适且高效节能的拓扑控制算法，对于能量和带宽有限的传感器网络尤为重要。在课题的研究与设计过程中参考了大量的中英文文献，研究了一些已经提出的拓扑控制算法。LEACH算法是一种层次型拓扑控制算法，所有节点被划为不

3、同簇，由簇头收集、处理并发送数据至基站．LEACH算法采用的分簇机制符合无线多跳数据传输节能原则，而且簇头节点的数据融和功能减少了网络中节点需要向远距离基站发送数据的次数，进而达到了节能目标．本文在LEACH算法的基础上，根据具体的应用环境，提出了两种算法一EBAC算法(EnergyBalancedAdaptiveClusteringAlgoriltnn)及EBAC—F(EBACforFar．distanceCommunicating)算法。EBAC算法改进了LEACH协议的簇头选举过程，把节点剩余能量作为簇头选举的依据。实验结果表明，该算法能有效延长网络的生存时间，

4、并且因为网络中能耗均衡，节点死亡时间非常接近，所以监测结果更加准确可靠．EBAC-F算法是针对基站离监测区域较远的应用环境提出的，在EBAC算法基础上，增加了在簇头之间选择根节点的过程。该算法由根节点收集、处理其它簇头发送的数据并传送至基站，减少了与基站通信的簇头数。实验结果表明，EBACoF算法减少了簇头远距离通信的能耗，提高了能量有效性，进一步延长了网络生存时间。关键词：传感器网络；拓扑控制；LEACH：分簇；能耗均匀山东大学硕士学位论文ABSTRACTWSN(WirelessSensorNetworks)isanewmeasureandmanagementnet

5、worktechnology．Itisallintelligentnetworkapplicationsystemwhichcallimplementdatacollection,aggregationandtransmissionbyitself．WSNcloselyconnectlogicalinformationworldwithgenuinephysicalworld，soastoimplementthe‘'computinganywhere'’model．WSNhasexpansiveapplicationforegroundinnationaldefens

6、eandeveryfieldofnationaleconomy．WSNisintelligentandautonomoussystemformeasureandmanagement．Itiscomposedofnumberlesstinysensornodesthathavetheabilityofcommunicatingandcomputing．Sensornodesaredisseminatedinfieldswithoutguardianshipandimplementdesignedassignmentsintermsofenvironmentbythems

7、elves．Itisdistributedandlarge-scalewithresourcofimited．Itadoptsmulti—hopandoppositecommunicationmode。self-organizedaswellasself-adapted．WSNwithlarge—scaledatagatheringmustlogicallyself-organizeanddealwith‘‘any-to-one'’trafficflowintopologystructure．Itisnecessaryandefficienttoex