基于特征距離和剩余能量的移動傳感器網絡分簇算法的研究與改進.pdf

1、近幾十年來，無線傳感器網絡以低廉的價格、獨特的性能和靈活性帶來了廣闊的應用前景，當前，一種特殊的無線傳感器網絡——移動傳感器網絡正以它移動靈活、快速部署的優(yōu)勢迅速在各個應用領域推廣，也吸引了學術界和工業(yè)界的關注。移動傳感器網絡的移動靈活性在給人們帶來方便的同時，也給相關研究工作帶來巨大的困難，主要體現在兩個方面:(1)網絡資源有限的現實約束;(2)移動性引起的通訊狀態(tài)頻繁變化。它們帶來的不利影響主要表現為:網絡拓撲結構、時延、路由的頻繁

2、變化，嚴重的數據丟包，網絡資源不合理的使用，能量消耗的不平衡等。如何針對網絡資源約束和隨機移動性困擾對移動傳感器網絡分簇算法進行設計以提高系統性能成為眼下迫切需要解決的問題。為解決該問題，本文基于特征距離和剩余能量兩個方面，對移動傳感器網絡的分簇算法進行了研究，在本文提出的相關算法下，系統的性能得到有效提高。
　　本文首先分析了無線傳感器網絡的特點、體系結構、路由協議，并對當前國內外研究現狀進行分析，指出當前對大多數路由協議的研究

3、是基于靜態(tài)傳感器網絡。隨著移動傳感器網絡的發(fā)展，節(jié)點的動態(tài)性得到關注，而應用于靜態(tài)傳感器網絡中的路由協議不再適用于移動傳感器網絡。本文在對移動傳感器網絡的發(fā)展及國內外研究現狀進行分析之后，得出當前對移動傳感器網絡的研究主要分為兩類，一類針對網絡資源，一類針對系統移動性，還沒有文獻綜合這兩方面對分簇算法進行研究。針對以上問題，本文首先提出了基于剩余能量比的分簇算法，該算法的優(yōu)點是能保證每簇中擁有較多剩余能量的節(jié)點被選為簇頭，避免能量少的節(jié)

4、點當選簇頭后造成系統局部癱瘓;其次，本文提出基于特征距離和剩余能量差比率的分簇算法，先引入ACM策略進行網絡資源優(yōu)化管理，降低移動性對系統性能的影響，然后設計剩余能量差比率，通過簇中各節(jié)點與當前簇頭以及整個網絡平均剩余能量之間的能量差距比較來選取簇頭，保證所選取簇頭生命周期最長，從而延長系統壽命，本文還引入特征距離，使移動傳感器網絡系統所形成的相鄰簇頭之間距離近似為特征距離，避免了其它分簇算法中簇頭分布不均勻所導致的系統能量消耗不平衡的

5、問題，優(yōu)化了網絡能量，提高系統能量效率和壽命。最后，本文通過NS2網絡仿真軟件對上述算法進行仿真實驗，實驗結果驗證了算法的有效性。
　　論文共分為六章，第一章，介紹了無線傳感器網絡的特點、體系結構和路由協議，分析了無線傳感器網絡和移動傳感器網絡的發(fā)展和當前國內外研究現狀。第二章，介紹了無線傳感器網絡中的幾種常用的靜態(tài)路由協議，分別為LEACH、LEACH-C、LEACH-F協議，同時介紹了移動傳感器網絡中的基于計數方式的ACE-C

6、協議和基于固定參考點的ACE-L協議。第三章，詳細介紹了移動傳感器網絡中基于剩余能量比的分簇算法，使得能量高的節(jié)點優(yōu)先當選為簇頭，提高了網絡的生命周期。第四章，介紹了移動傳感器網絡中結合特征距離和剩余能量差比率的分簇算法，該算法在ACM策略進行網絡資源管理的基礎上，通過剩余能量差比率設計，保證所選取簇頭生命周期最長，延長了網絡壽命，通過特征距離使簇頭均勻分布，平衡了網絡能耗，提高了系統能效。第五章通過NS2仿真軟件進行實驗分析，實驗驗證