基于特征距离和剩余能量的移动传感器网络分簇算法的研究与改进

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gsbyqjkwkw
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近几十年来,无线传感器网络以低廉的价格、独特的性能和灵活性带来了广阔的应用前景,当前,一种特殊的无线传感器网络——移动传感器网络正以它移动灵活、快速部署的优势迅速在各个应用领域推广,也吸引了学术界和工业界的关注。移动传感器网络的移动灵活性在给人们带来方便的同时,也给相关研究工作带来巨大的困难,主要体现在两个方面:(1)网络资源有限的现实约束;(2)移动性引起的通讯状态频繁变化。它们带来的不利影响主要表现为:网络拓扑结构、时延、路由的频繁变化,严重的数据丢包,网络资源不合理的使用,能量消耗的不平衡等。如何针对网络资源约束和随机移动性困扰对移动传感器网络分簇算法进行设计以提高系统性能成为眼下迫切需要解决的问题。为解决该问题,本文基于特征距离和剩余能量两个方面,对移动传感器网络的分簇算法进行了研究,在本文提出的相关算法下,系统的性能得到有效提高。本文首先分析了无线传感器网络的特点、体系结构、路由协议,并对当前国内外研究现状进行分析,指出当前对大多数路由协议的研究是基于静态传感器网络。随着移动传感器网络的发展,节点的动态性得到关注,而应用于静态传感器网络中的路由协议不再适用于移动传感器网络。本文在对移动传感器网络的发展及国内外研究现状进行分析之后,得出当前对移动传感器网络的研究主要分为两类,一类针对网络资源,一类针对系统移动性,还没有文献综合这两方面对分簇算法进行研究。针对以上问题,本文首先提出了基于剩余能量比的分簇算法,该算法的优点是能保证每簇中拥有较多剩余能量的节点被选为簇头,避免能量少的节点当选簇头后造成系统局部瘫痪;其次,本文提出基于特征距离和剩余能量差比率的分簇算法,先引入ACM策略进行网络资源优化管理,降低移动性对系统性能的影响,然后设计剩余能量差比率,通过簇中各节点与当前簇头以及整个网络平均剩余能量之间的能量差距比较来选取簇头,保证所选取簇头生命周期最长,从而延长系统寿命,本文还引入特征距离,使移动传感器网络系统所形成的相邻簇头之间距离近似为特征距离,避免了其它分簇算法中簇头分布不均匀所导致的系统能量消耗不平衡的问题,优化了网络能量,提高系统能量效率和寿命。最后,本文通过NS2网络仿真软件对上述算法进行仿真实验,实验结果验证了算法的有效性。论文共分为六章,第一章介绍了无线传感器网络的特点、体系结构和路由协议,分析了无线传感器网络和移动传感器网络的发展和当前国内外研究现状。第二章介绍了无线传感器网络中的几种常用的静态路由协议,分别为LEACH、LEACH-C、 LEACH-F协议,同时介绍了移动传感器网络中的基于计数方式的ACE-C协议和基于固定参考点的ACE-L协议。第三章详细介绍了移动传感器网络中基于剩余能量比的分簇算法,使得能量高的节点优先当选为簇头,提高了网络的生命周期。第四章介绍了移动传感器网络中结合特征距离和剩余能量差比率的分簇算法,该算法在ACM策略进行网络资源管理的基础上,通过剩余能量差比率设计,保证所选取簇头生命周期最长,延长了网络寿命,通过特征距离使簇头均匀分布,平衡了网络能耗,提高了系统能效。第五章通过NS2仿真软件进行实验分析,实验验证了新的分簇算法的有效性。
其他文献
视频点播服务(Video-on-Demand)允许用户进行交互式操作,即用户可以跳跃式观看某个影片的不同时间段,已成为互联网上最流行的应用之一。在P2PVoD中,观看同一部影片的不同用户
SYN洪泛攻击是目前网络中危害最大的拒绝服务攻击,由于很难区分攻击请求与正常请求,SYN洪泛攻击很难防御,目前提出的各种防御措施均不能保证网络设备在SYN洪泛攻击中存活。流量
超声检查报告记录了病人在一次超声检查后得到的影像描述及医生的诊断结果,是重要的临床信息,也是医学领域研究重要的数据来源。为了能够更准确地描述患者的病情,医生通常以
随着云计算的普及,越来越多的数据信息逐渐向云端转移。将数据存储到云计算服务器中将大大减轻用户或企业本身的存储管理负担,同时使用户能够十分便捷的访问云计算服务器中的
指针分析,是指通过对源程序的分析近似地求出源程序中指针表达式所指向的目标,它在程序静态分析领域中有着非常重要的作用,并非常具有挑战性,它的分析结果也被广泛应用于程序的优
无线传感器网络(WSN)是由部署在监测区域内数量众多的传感器节点通过无线设备自主交互而形成的网络。它具有大规模部署、自组织、低功耗等特点。在现实生活中,WSN有广泛的应用,如
作为网格技术在制造业的应用,制造网格不仅具有动态性、开放性、自治性和分布性等传统网格的特性,还具有制造系统自身特有的多主体性、协同性、共享性和灵活性等特点,这些特
基于视觉的手势识别是当前人机交互研究中的一个重点和热点。本文总结了典型视觉手势识别即包括图像采集、图像预处理、手势分割、手势建模、特征提取和分类识别数个步骤的工
在生物信息、电子商务等领域,随着离散无序(non-ordered discrete)数据规模的不断增长,有效的离散无序数据空间(non-ordered discrete data space,NDDS)索引技术正逐渐成为关注的热
网络流理论是运筹学领域取得迅速发展的理论之一。到目前为止,应该说,无论从理论上还是实际应用中,网络流模型都是一个很成熟的模型。它的建立和求解算法的不断改进,为解决很多实