無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)高能效的多層分簇算法研究與設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，隨著技術(shù)的發(fā)展傳感器節(jié)點(diǎn)的成本很低，體積很小、節(jié)點(diǎn)所攜帶的電池能量有限。傳感節(jié)點(diǎn)具有傳感、數(shù)據(jù)處理、保存和無(wú)線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用于在大范圍內(nèi)收集、處理和發(fā)布復(fù)雜的環(huán)境數(shù)據(jù)。由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特性，其網(wǎng)絡(luò)性能如網(wǎng)絡(luò)生命周期、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡性、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)等都與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。分簇路由具有能量利用高效、拓?fù)淇刂乒芾砜旖莘奖恪?shù)據(jù)融合技術(shù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)中

2、通過(guò)有效的拓?fù)淇刂茩C(jī)制可以自動(dòng)生成層次的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以充分利用傳感節(jié)點(diǎn)的有限能量和資源以提高網(wǎng)絡(luò)性能是研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵。本文所做的工作和貢獻(xiàn)包括： 本文首先對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)的局限性、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用做簡(jiǎn)要的介紹。并且著重介紹了無(wú)線自組的傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)，主要介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茊?wèn)題目前主要開(kāi)展的三個(gè)方向的研究，即功率控制、層次型拓?fù)淇刂坪托菝哒{(diào)度。接著分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算

3、法的相關(guān)內(nèi)容，從拓?fù)淇刂频慕嵌?，網(wǎng)絡(luò)簇結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程分析現(xiàn)存的典型的幾種分簇路由算法，并對(duì)存在的問(wèn)題和可能的研究方向進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。 分簇機(jī)制具有很多優(yōu)勢(shì)如能量利用高效、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理快捷方便、數(shù)據(jù)融合簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制機(jī)制自動(dòng)生成的層次型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠有效利用傳感節(jié)點(diǎn)的有限能量和資源以提高網(wǎng)絡(luò)性能。以最小化無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗為目標(biāo)。文章給出了一個(gè)更優(yōu)的能量模型，該能量模型不僅考慮節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸消耗還考慮節(jié)

4、點(diǎn)在建簇時(shí)候控制信息的通信消耗。接著我們給出了一個(gè)求無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多層分簇算法最優(yōu)層的方法?；诖耍覀兲岢隽藥ё顑?yōu)層的多層分簇算法COTE。并通過(guò)嚴(yán)格的理論分析了COTE的能量消耗和計(jì)算復(fù)雜度。COTE不僅通過(guò)把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)以最優(yōu)層的結(jié)構(gòu)組織從而最小化網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，而且COTE具有很低的信息交換復(fù)雜度。最后本文在MATLAB中對(duì)提出的帶最優(yōu)層的多層分簇算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)地研究和分析，驗(yàn)證了COTE在節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量和