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一种基于移动代理的无线传感器网络拓扑控制算法

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论文说明:缩略词、图表目录

声明

第一章 引 言

1.1课题背景

1.2课题来源及本人工作

1.3本文组织

第二章 无线传感器网络概述

2.1无线传感器网络的发展现状和应用前景

2.1.1应用领域现状

2.1.2学术领域现状

2.1.3无线传感器网络的应用前景

2.2无线传感器网络体系结构

2.2.1无线传感器网络结构

2.2.2无线传感器节点结构

2.2.3无线传感器网络逻辑结构

2.3无线传感器网络的特点和挑战

2.4无线传感器网络关键技术

2.5本章小结

第三章 无线传感器网络拓扑控制

3.1拓扑控制概述

3.1.1关键问题

3.1.2优化目标

3.1.3拓扑控制算法特点

3.2无线传感器网络拓扑控制现状

3.2.1功率控制

3.2.2分簇式拓扑控制算法

3.3功率控制XTC算法

3.4 LEACH算法

3.5 HEED算法

3.6 SPAN协议

3.7本章小结

第四章 基于移动代理的无线传感器网络拓扑控制算法

4.1移动 Agent

4.1.1移动Agent技术

4.1.2移动Agent技术在无线传感器网络中的应用

4.2一种基于移动代理的无线传感器网络模型

4.2.1引言

4.2.2模型介绍

4.2.3模型分析

4.3一种基于移动代理的无线传感器网络拓扑控制算法

4.3.1 MABCLTC的提出

4.3.2 MABCLTC一种基于移动代理拓扑控制算法

4.3.3算法分析

4.4本章小结

第五章 仿真实验

5.1 NS2网络仿真平台

5.1.1 NS2介绍

5.1.2 NS2系统构成

5.1.3 NS2无线网络仿真扩展

5.2基于移动代理的无线传感器网络的NS2扩展-UBISIM

5.2.1 UBISIM中WSNs节点模型

5.2.2 WSN节点UML静态结构

5.2.3 UBISIM体系结构中的移动代理执行环境

5.2.4移动代理执行环境支持的指令集

5.2.5 MAE的UML静态结构

5.2.6 MAE运行时序UML图

5.2.7 UBISIM仿真脚本

5.3 MABCLTC的仿真与分析

5.3.1仿真步骤

5.3.2仿真结果与分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致 谢

攻读硕士学位期间的学术论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目、获得的专利申请

参考文献

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摘要

无线传感器网络(WSN)通常由具有计算能力,无线通讯能力的微小传感器节点组成,具有大规模、自组织、随机部署、环境复杂、节点资源有限、网络拓扑经常发生变化的特点。这些特点使拓扑控制技术成为该领域具有挑战性的研究课题。作为无线传感器网络研究中的关键技术之一,拓扑控制对于减少通信干扰,提高MAC(mediaaccesscontrol)协议和路由协议的效率,提高网络可靠性和扩展性等具有重要的意义。 目前适用于大规模传感器网络的拓扑控制算法主要分为功率控制和分簇式管理两种方式,由于这两种方法各有明显的缺点,研究者们近年来提出了一些将两种方式结合起来的控制算法,但是这类算法又引起了负载均衡等问题。移动代理技术因为其移动性、智能型、分布式的特点很好的适应了无线传感器网络的需求,将移动代理结合到传感器网络逐渐成为热门的研究方向。 本文在研究和比较了多种拓扑控制协议后,针对大规模传感器网络应用的要求,设计出一种基于移动代理的拓扑控制算法MABCLTC,从拓扑建立、数据传输和拓扑结构维护对算法进行了详细描述。一方面,通过二级移动代理来搜集数据,减少了簇头与簇内通讯消耗过多的能量,同时也减少了簇头与汇聚节点通讯的能量消耗。另一方面,保持稳定的拓扑结构,有利于其他协议栈的稳定,同时也避免了更换协议导致的大量的能量消耗。最后通过NS2仿真实验表明,MABCLTC在同等条件下比传统的LEACH协议,能量消耗节省近30%,证明了算法的优越性。

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