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基于簇覆盖的无线传感器网络拓扑控制算法研究

专 业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 拓扑控制 簇覆盖 节点调度算法
分类号: TN92
形 态: 共 46 页 约 30,130 个字 约 1.441 M内容
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内容摘要


随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,无线传感器网络作为普适计算的一种新的应用模式成为了近年来学术界的研究热点之一。

无线传感器网络的随机部署、自组织、环境自适应等特点使其在军事、环境、医疗、家庭和其他诸多领域得到了广泛的应用。

拓扑控制涉及传感器网络的网络结构、连通度、覆盖率、功率控制、节点调度、能量管理等诸多方面;通过有效的拓扑控制生成良好的网络拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,为数据融合、时间同步和目标定位等相关技术奠定基础,是无线传感器网络的核心技术之一。

随机部署下的传感器网络中,当节点分布相互独立,服从均匀分布时,通过建立的概率模型分析传感器网络的覆盖率与节点数目、节点覆盖半径、部署区域面积的关系,在此基础上提出了一种基于簇覆盖的节点调度算法EEICS。

该算法分为构造簇和簇内调度两部分。

节点根据自身的剩余能量,以自由竞争的方式来产生簇头,簇头产生后,成员节点根据接收信号强度选择加入的簇。

为了减小簇头的能量开销,远离基站的簇头通过多跳的方式由其他簇头将收集的数据传送到基站。

簇头根据应用要求的服务质量期望,计算和选择达到相应覆盖要求所需要的工作节点数,通过簇头的管理和调度,均衡成员节点问的能量消耗,关闭冗余节点。

从节点能量消耗,网络生存时间,覆盖率这三个方面对基于簇覆盖的节点调度机制进行仿真分析,与LEACH、LEACH-C协议和ELIQOS协议进行了性能比较。

仿真结果表明本文提出的基于簇覆盖的节点调度机制能够有效的均衡节点间的能量消耗、延长网络的寿命,在一定程度上能够达到应用要求的服务质量期望..……

全文目录


文摘
英文文摘
论文说明:图表目录
第1章 绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1传感器网络的定义
1.1.2传感器网络的特点
1.1.3传感器网络的应用领域和研究现状
1.2研究内容
1.3本文主要工作
1.4论文结构
第2章 传感器网络的拓扑控制
2.1拓扑控制概述
2.2传感器网络拓扑控制的设计目标
2.3拓扑控制算法分析与比较
2.3.1功率控制
2.3.2节点调度
2.3.3分簇机制
2.4小结
第3章 基于簇覆盖的节点调度算法
3.1传感器网络的部署和覆盖问题
3.2基于簇覆盖的拓扑控制算法
3.2.1分簇结构的特点
3.2.2网络模型与相关定义
3.3覆盖率与活动节点数目关系的推导
3.3.1边界效应对网络覆盖率的影响
3.3.2簇内有效覆盖面积的分析
3.3.3考虑边界效应的必要性
3.3.4网络覆盖率的确定
3.4算法的实现过程
3.4.1簇头的竞选和簇的形成
3.4.2簇内节点调度
3.5 小结
第4章 仿真实验与性能分析
4.1 GlomoSim的组成结构和仿真过程
4.1.1 GloMoSim中节点的层次模型
4.1.2仿真的基本原理和运行过程
4.2仿真实验及性能分析
4.2.1节点的能量消耗模型和实验参数
4.2.2节点能量消耗
4.2.3网络寿命
4.2.4覆盖率要求
4.3小结
结论
参考文献

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中图分类: > TN92 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信

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