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30000字硕士毕业论文无线传感器网络能量算法研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:传感器,网络,拓扑
论文概述:

课题背景和意义计算机网络的发展,很多时候都是伴随军事上的需求而发展起来的。无线传感器网络也是这样。最开始无线传感器网络是美国军方的项目。起初,都应用在军事领域。慢慢的,扩

论文正文:

第一章引言         1.1课题背景和意义计算机网络的发展,很多时候都是伴随军事上的需求而发展起来的。无线传感器网络也是这样。最开始无线传感器网络是美国军方的项目。起初,都应用在军事领域。慢慢的,扩展到其他领域,越来越发挥不可替代的重要作用。并且无线传感器网络的发展潜力也是巨大的。人类能够凭借传感器网络形象感知外部环境,很大程度上开阔了人们的视野川。我们有理由相信,无线传感器网络的未来发展是不可限量的。         传感器网络用途十分的广泛。军事、民用、教育、科研、医疗、涵盖人类生活的各个方面,发展前途不可限量。比如在军事上的应用,在野战的条件下,侦查敌人的兵力、武器装备情况,就可以应用传感器网络,减少了人员伤亡,加大了侦查的可靠性。在医学上,用微小的传感器探测人体内部,发现病变,及时医治。随着人类研究水平的提高,传感器网络的应用范围会越来越宽。无线传感器网络的发展也经历了由简单到复杂,由低级到高级的阶段。美国目前在这一领域研究的成果比较多,水平比较高。从军队到地方,从理论到实践,都有突破。我们国家重视这一领域的研究较晚。国内一些大学、科研院所,有一些探索和尝试,也取得了一些可喜的成绩,如设计出数据为核心的传感器网络模型、开发传感器网络数据管理系统[。国内一些公司也步入这一领域,争取产、学、研相结合,开发一些无线传感器网络产品。1.2论文的主要工作由于传感器网络的研究正处于初期阶段,在网络的各个层面都有许多技术难题值得探讨,论文针对路由协议这个热点问题进行研究,主要工作包括以下四个方面:(1)通过对传感器网络拓扑控制算法的分析,提出了一个启发式的局部GG图拓扑控制算法HLGG,通过启发机制控制节点状态,采用GG图构建规则调整节点发射功率,并引入了“正向位置”和“反向位置”的概念。(2)在HLGG生成拓扑的基础上,针对事件驱动型传感器网络的特点,提出了基于事件驱动的能量多路径路由算法EDPMP。       能量多路径算法的研究、拓扑控制技术、融合各类型的数据和单路径转发是这个协议的四部分内容。(3)采用UC++6.0平台,对HLGG算法进行了仿真,并生成了EDPMP协议仿真所需的随机拓扑信息。(4)采用ns2仿真工具,对EDPMP协议进行了仿真。仿真结果表明:EDPMP协议在高效利用节点能量方面性能表现较好:各节点能量消耗的均方差不超过0.1,节点能量负载比较均衡,且网络生命周期比LEACH延长了约300}o1.3论文的组织结构论文共分五章,具体的组织结构如下:第一章分析了课题的背景和意义,介绍了传感器网络的国内外研究现状及应用领域,最后总结了论文的主要工作。第二章介绍了传感器网络的工作原理,综述了传感器网络的支撑技术,给出了传感器网络的性能评价标准,为传感器网络的设计提供了优化目标。       明确了拓扑控制在传感器网络研究中的重要地位,研究传感器网络现有的三种拓扑控制机制,功率控制、层次型拓扑控制和启发机制。其中,主要对功率控制中基于邻近图算法的几种典型邻近图模型进行了分析,为设计HLGG拓扑控制算法打下了基础。介绍了路由协议的特点,分析了影响路由协议设计的因素,阐述了路由协议的设计要求,给出了路由协议的性能评价标准。最后对几种典型路由协议设计策略进行了分析,并有针对性的选择了几种协议进行研究,为设计EDPMP路由协议打下了基础。第三章结合事件驱动型传感器网络中数据通信的特点,从数据融合、拓扑控制、混合使用单跳和多跳通信方式及多路径路由四个方面剖析了本章路由协议设计的切入点。基于这四个切入点,提出了基于事件驱动的传感器网络能量多路径路由协议EDPMPoEDPMP能够从拓扑控制、启发机制、数据融合以及混合使用单跳和多跳通信方式等方面节省节点能量开销,不足之处在于采用随机退避策略选择簇首,没有考虑簇首的剩余能量问题。       第四章在节点初始能量和网络规模相同的条件下,从节点死亡时间、网络生命周期、协议运行若干轮后死亡节点分布、系统总体能耗和节点能量均方差等五个方面对EDPMP协议性能进行了仿真。ns2仿真测试表明,EDPMP协议在高效利用节点能量方面性能表现较好:各节点能量消耗的均方差不超过0.1,节点能量负载比较均衡,且网络生命周期比LEACH延长了约30060第五章对论文所做工作进行了总结,并指出了下一步的工作。 [1」孙利民,李建中等.无线传感器网络.北京:清华大学出版社,2005.[2」李建中,李金宝,高宏.以数据为中心的传感器网络数据模型.科技报告,DB-Technical Report 02-011,哈尔滨工业大学数据库研究中心,2002.[3〕王伟平,李建中,李金宝.传感器网络上的能源有效性聚集算法.科技报 告,DB-Technical Report 02-031,哈尔滨工业大学数据库研究中心,2002.[4〕李建中,李金宝等.传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展.软件学报,2003,  14 (07 ):1717-1727. Amis A D,  Prakash R,  Vuong T H P,  Huynh D T.  MaxMin d-clusterformation in wireless ad hoc Networks. In:Proc IEEE Conf onComputer Communications (INFOCOM), Mar.  1999.  32-41. Garey M R, Johnson D S. Computers and Intractability:A Guide to the Theory of NP-Completeness. Oxford, UK:W.  H.  Freeman,  1979. Toussaint G.. The relative neighborhood graph of finite planar set.  Pattern Recognition,  1980,  12(4):261-268.Jaromczyk J W,  Toussaint G T.  Relative neighborhood graphs and their relatives.  Proc.  IEEE,  1992,  80 (9):1502-1517.Schurgers C, Tsiatsis V, Ganeriwal S, Srivastava M. Topology  management for sensor networks:Exploiting latency and density.In:Proc 3rd ACM Int’1 Symp on Mobile Ad Hoc Networking&Computing,  Cerpa  A,  Estrin  D.    ASCENT:Adaptive  self-configuring  sensornetworks topologies.     In:Proc 11th Joint Conf on IEEE Computerand Communications Societies(INFOCOM),New York,  NY,  June [11]Tatiana Bokareva,  Sanjay Jha,  Nirupama Bulusu,  \"A Performance Comparison of Data Dissemination Protocols for Wireless Sensor Networks”IEEE   Communications   Society   Globecom   2004 内容提要 4-7 第1章 引言 7-9     1.1 课题背景和意义 7     1.2 论文的主要工作 7-8     1.3 论文的组织结构 8-9 第2章 无线传感器网络拓扑机制及路由协议研究 9-16     2.1 无线传感器网络 9-10     2.2 拓扑研究 10-11     2.3 传感器网络路由协议 11-15         2.3.1 路由协议的设计要求 11-12         2.3.2 路由协议的性能评价标准 12         2.3.3 典型路由设计策略分析 12-13         2.3.4 典型路由协议分析 13-15     2.4 本章小结 15-16 第3章 基于事件驱动的能量多路径路由协议 16-27     3.1 设计背景 16     3.2 协议设计的切入点 16-18         3.2.1 基于拓扑控制和数据融合降低能耗 16-18         3.2.2 混合使用单跳和多跳通信方式 18         3.2.3 能量多路径 18     3.3 基于事件驱动的能量多路径路由协议 18-26         3.3.1 EDPMP协议的一些假定 18-19         3.3.2 EDPMP协议的相关定义 19         3.3.3 EDPMP协议的实现 19-25         3.3.4 EDPMP协议的特点 25-26     3.4 本章小结 26-27 第4章 仿真测试与分析 27-42     4.1 拓扑结构仿真 27-31         4.1.1 拓扑生成器的设计 27-30         4.1.2 HLGG算法仿真 30-31     4.2 EDPMP协议仿真 31-40         4.2.1 仿真工具ns2的介绍 31-32         4.2.2 EDPMP协议仿真 32-40     4.3 结论 40-42 第5章 总结与展望 42-44     5.1 总结 42-43     5.2 下一步工作 43-44 参考文献 44-46 致谢 46-47 摘要 47-50 Abstract 50-52