无线传感器网络分簇拓扑控制算法研究

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作为自组网的一种特殊应用形式,无线传感网可以对客观物理世界的各种现象进行检测,并将其转换成数据进行处理、分析。基于现有的技术水平,网络中的传感器节点会受到电池能量的限制,节能成为了无线传感网的一个重点研究议题。拓扑控制技术在无线传感网的节能问题中扮演着重要的角色,能耗通常会受其影响。
   本文的主要目标是在保证网络性能的基础上,通过基于分簇的拓扑控制技术,最大限度的降低无线传感网节点的能量消耗、均衡网络负载以延长整个网络的生命周期。基于这个目标,本文首先对无线传感网的研究背景和基于分簇的拓扑控制技术现状进行了介绍。然后,从无线传感器节点的组成以及无线传感网的网络结构出发,分析网络节能的必要性,以及影响网络能耗的因素。在对网络的能耗因素进行分析之后,重点分析基于分簇的拓扑控制技术对节能所产生的影响,对几个有代表性的无线传感网分簇算法进行介绍。对介绍的几种算法进行比较,选出一个最具特点和代表型的LEACH。从选举簇头和优化簇头传输路径的角度,对LEACH进行了方案改进,实现一种更加节能的算法,并基于OPNET建立仿真模型对LEACH及其改进后的协议进行仿真分析。最后一章,从均衡网络负载的目的出发,以一个特殊的视角提出优化分簇的方法,用以延长网络生命周期,同时也基于OPNET进行了仿真分析,验证了所提出想法的可实施性。
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