發(fā)布時間：2018-06-02 13:22

  本文選題：無線傳感器網絡 + 近鄰傳播聚類��； 參考：《重慶大學》2016年碩士論文

【摘要】：無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks,簡稱WSNs),由大量隨機部署于目標監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點組成,具有信息感知、處理、傳輸?shù)墓δ?是人類與自然、社會交互的科技手段之一。由于其具有易部署、低成本、低功耗、強抗毀等優(yōu)點,近年來備受關注。路由協(xié)議設計是WSNs的關鍵技術之一,旨在為信息傳輸尋求高效路徑,為網絡提供自組織、節(jié)能、安全、數(shù)據融合、定位、尋址等功能屬性。分簇路由協(xié)議由于其分布式的結構特征,具有路由速度快、可擴展性好、算法魯棒性強等特點,能很好匹配WSNs向復雜化、巨大化、智能化發(fā)展的需求,已成為該領域算法研究的主流學派。論文圍繞分簇路由協(xié)議展開研究,受數(shù)據聚類算法思想影響,將近鄰傳播聚類思想應用到WSNs分簇中,分別提出了兩層及三層能量自適應近鄰傳播無線傳感器網絡分簇路由協(xié)議,并對其進行仿真分析及性能評估,主要工作如下:(1)論文從傳感器網絡各類路由協(xié)議探討分析入手,在此基礎上著重論述了分簇路由協(xié)議,對其進行分類和比較,通過仿真實驗,對具有代表性的分簇路由協(xié)議——低功耗自適應集簇分層型協(xié)議(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,簡稱LEACH)進行深入解析與研究,為后續(xù)工作展開提供切入點。(2)在深入研究分簇路由協(xié)議的基礎上,結合近鄰傳播聚類算法,通過重設相似度及偏向值表達式,充分考慮能量、節(jié)點距離、簇頭分布密度等因素,以節(jié)約網絡能耗及延長網絡壽命為主要設計目標,提出了一種能量自適應近鄰傳播兩層分簇路由協(xié)議(LEACH-EAAP),通過先驗知識對其進行學習,進一步提高算法性能,并通過理論分析與實驗仿真對其進行深入論證。仿真結果表明,該算法適用于小型無線傳感器網絡,在節(jié)約網絡能耗及延長網絡壽命兩方面性能有所提升。(3)針對LEACH-EAAP協(xié)議不適用于大規(guī)模無線傳感器網絡的現(xiàn)實問題,在分析不同層次結構分簇路由協(xié)議的基礎上,對相似度及偏向值表達式進行重新定義,通過設立簇頭質量,實現(xiàn)1級簇頭集與2級候選簇頭集封閉映射,在綜合考慮距離、剩余能量等因素的基礎上,提出了一種能量自適應近鄰傳播三層分簇路由協(xié)議(LEACH-EATAP),并通過先驗知識對算法進行學習。仿真結果表明,LEACH-EATAP算法較之現(xiàn)有三層分簇算法有性能提升,以損失算法復雜度為代價將LEACH-EAAP適用范圍進一步擴展。
[Abstract]:Wireless Sensor Networks, which is composed of a large number of sensor nodes deployed randomly in the target monitoring area, has the functions of information perception, processing and transmission. It is one of the scientific and technological means for the interaction between human beings and nature and society. Due to its advantages of easy deployment, low cost, low power consumption and strong survivability, it has attracted much attention in recent years. Routing protocol design is one of the key technologies of WSNs, which aims to find efficient path for information transmission, and to provide self-organizing, energy-saving, security, data fusion, location, addressing and other functional attributes for the network. Because of its distributed structure, the clustering routing protocol has the characteristics of fast routing speed, good scalability and robust algorithm. It can well meet the needs of the development of WSNs to complexity, giant and intelligence. It has become the mainstream school of algorithm research in this field. Under the influence of data clustering algorithm, this paper applies the idea of neighbor propagation clustering to WSNs clustering, and proposes a two-layer and three-layer energy-adaptive nearest-neighbor propagation clustering protocol for wireless sensor networks. The main work of this paper is as follows: 1) based on the discussion and analysis of various routing protocols in sensor networks, the clustering routing protocols are emphatically discussed, classified and compared, and the simulation experiments are carried out. In this paper, the representative clustering routing protocol, low power adaptive cluster-stratified Energy Adaptive Clustering Hierarchy, (low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,), is analyzed and studied in depth, which provides a breakthrough point for further work. (2) on the basis of further research on clustering routing protocol, Combined with the nearest neighbor propagation clustering algorithm, by resetting the expression of similarity and deviation value, the energy, node distance, cluster head distribution density and other factors are fully considered. The main design goal is to save network energy consumption and prolong network life. An energy adaptive nearest neighbor propagation two-layer clustered routing protocol (LEACH-EAAPP) is proposed, which can further improve the performance of the algorithm by prior knowledge, and is further demonstrated by theoretical analysis and experimental simulation. The simulation results show that the algorithm is suitable for small wireless sensor networks. The performance of the proposed algorithm is improved in terms of saving network energy and prolonging network lifetime.) aiming at the practical problem that LEACH-EAAP protocol is not suitable for large-scale wireless sensor networks, the simulation results show that the proposed algorithm is suitable for large-scale wireless sensor networks. On the basis of analyzing the different hierarchical clustering routing protocols, the expressions of similarity and bias value are redefined. By setting the cluster head quality, the closed mapping between the class 1 cluster head set and the second level candidate cluster head set is realized, and the distance is considered synthetically. On the basis of residual energy and other factors, an energy adaptive nearest neighbor propagation three-layer clustering routing protocol (LEACH-EATAP) is proposed, and the algorithm is studied by prior knowledge. The simulation results show that the LEACH-EATAP algorithm has better performance than the existing three-layer clustering algorithm, and the LEACH-EAAP application range is further expanded at the cost of the complexity of the lost algorithm.
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TP212.9

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本文編號：1968910