无线传感器网络中信道分配方法的研究

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1、分类号：TP393单位代码：10183研研究生学号：2013532145密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）无线传感器网络中信道分配方法的研究ResearchontheAssignMethodofMulti-channelinWirelessSensorNetworks作者姓名：张琳专业：计算机应用技术研究方向：无线传感器网络指导教师：王爱民副教授培养单位：计算机科学与技术学院2016年4月无线传感器网络中信道分配方法的研究Ｒｅｓｅａｔ－ｒｃｈｏｎｔｈｅＡｓｓｉｎＭｅｈｏｄｏｆＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｉｎｇＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ作者

2、姓名；张琳专业名称：计算机应用技术指导教师；王爱民副教授学位类别：工学硕±答辩日期；年１月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则应承，担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立。进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究

3、做出重耍贡献的个人和集体。本人完全意识到本，均己在文中Ｗ明确方式标明声明的法律结果由本人承担。、学位论文作者签名：＾《為ｆ／曰期；Ｐ年曰Ｘ）／．］月＾摘要无线传感器网络中信道分配方法的研究摘要无线传感器网络使用大量的传感器节点作为网络节点建立非集中式的架构，是一个具有大规模、自组织特点的网络系统。传感器节点通过协作的方式将收集到的数据传输给用户，集数据采集、节点数据处理和节点间无线通信功能于一身，可以实现对监测区域的数据收集、处理。在无线传感器网络中，传感器节点数据传输时会受到不同程度的干扰，这种干扰包括来自周围环境的噪声干扰，还包括节点之间的信号相互干扰。因此如

4、何进行信道的分配是一个重要的问题。本文分析了无线传感器网络信道分配问题的国内外研究现状，综合考虑了多种启发式算法的优劣，提出了一种传统信道分配算法和两种基于群智能优化的信道分配算法。传统的信道分配算法为基于收发分离的多信道MAC协议，两种基于群智能优化的算法即离散蝙蝠算法和二进制布谷鸟算法。收发分离的多信道MAC协议改进了传感器物理模型，将节点的收发单元进行分割，变成独立的信号接收单元和信号发射单元两部分，并将缓存Cache模块加入传感器节点。这种改进可以保证接收节点在睡眠状态也可以接收数据，从而提高信道的利用率，同时减少节点的能量消耗。进一步将SSCH信道分配算法的思想结合到协议中，有效

5、地解决了三种隐终端问题，降低数据传输延迟。离散蝙蝠算法包含以下内容：1.离散化处理。无线传感器网络的信道分配问题的解空间是离散的，需要采用映射的方式将连续的空间点映射成离散的空间点，以此实现算法的离散化。2.初始解的优化。采用logistic混沌模型对初始解进行变换，使初始解具有一定的随机性，以保证分布的均衡性，改善了由于初始解不均衡导致求解精度不够的问题。3.增强局部搜索。为了解决启发式算法容易陷入局部最优解的普遍性问题，算法采用了前期大半径搜索方式，以最大化的找到所有极值，后期进行小半径搜索，增强了对最优解求解能力。二进制布谷鸟算法包含以下内容：1.二进制化。在原始布谷鸟算法的基础上，

6、优化了位置的编码与位置的更新方法，鸟巢的位置改由二进制编码组成；鸟巢的位置更新采用莱维飞行，并将其通过特定映射方式转换成变换的概率计算，即位变量取0或者取1的概率。2.Lévy飞行的映射。为了使二进制布谷鸟搜索算法既有很强的收敛性又有很强的I摘要全局多样性，将Kennedy更新公式和Liu等人提出的更新公式进行结合，产生了新的混合位置更新公式。3.改进搜索机制。传统的鸟蛋淘汰机制具有一定局限性，本文弃用原始的产生鸟蛋的方法，将遗传算法中的交叉思想应用到布谷鸟算法，通过交叉获得新的鸟蛋的位置。基于上述修改过的算法，本文在Matlab环境下进行了相应的仿真实验，来分别对比本文算法和传统遗传算法

7、、二进制粒子群算法等算法在无线传感器信道分配问题上的性能对比。将提出的CSMAC协议在网络吞吐量、能量消耗和数据传输延迟三方面与传统的多信道MAC协议进行对比分析，实验结果证明CSMAC具有更好的网络性能。离散蝙蝠算法采用的对比实验环境是Philadelphiabenchmark，其为经典的测试信道分配问题性能的实验环境。二进制布谷鸟算法的实验环境是3*3的网状结构和salama模型两种，不同的实验环境可以使得实验的结果