基于跨层设计的无线传感器网络功率控制研究

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1、学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集团已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以

2、将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题在撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日II论文题目：基于跨层设计的无线传感器网络功率控制研究专业：通信与信息系统硕士生：彭景乐(签名)指导教师：张红(签名)摘要无线传感器网络是物联网重要的基础支撑技术之一。它是由随机分布的集成有传感器模块、数据处理模块和通信模块的微小节点通过自组织方式构成的网络。无线传感器网络在面向应用时，需要解决的关键技术之一是如何利用节点的有限能

3、量来延长网络的生存周期。功率控制、分簇算法和跨层优化是降低网络能耗和提高网络性能的重要方法。本文从这三方面入手展开研究工作，具体如下：针对无线传感器网络中节点分布不均匀的情况，将最优连通功率的邻近节点选择算法和分簇算法结合，提出了一种最优连通功率的邻近节点选择算法。仿真结果表明，与LEACH算法相比，该算法能够更好地实现网络的双向连通，提高了成簇稳定性，具有更多的网络存活节点、数据包传输量及更小的网络平均能耗。通过对链路层的WSN功率控制机制的研究分析，对基于邻近节点功率控制的分簇算法进行改进，提出了基于功率控制的跨层优化算法采用双信道控制解决数据传输过程中隐蔽站问题造成的冲突干扰。

4、仿真结果表明，由于采用了链路层的功率控制有效地解决了数据传输时出现的冲突干扰问题，在网络吞吐量和网络能量有效性这两个性能指标上，基于功率控制的跨层优化算法优于基于邻近节点功率控制的分簇算法。关键词：无线传感器网络；功率控制；分簇；跨层设计研究类型：理论研究Subject：ResearchonpowercontrolforWirelessSensorNetworksbasedoncross-layerdesignSpecialty：CommunicationandInformationSystemName：（Signature）Instructor：（Signature）ABSTRAC

5、TWirelesssensornetworkisoneofthefoundamentaltechnologiesinInternetofThings.Itisselforganizationnetworkthatconsistesofrandomdistributedsensorswhichareintegratedbythesensormodule,dataprocessingmoduleandcommunicationmodules.Oneofthekeytechnologiesforwirelesssensornetworkinapplicationsishowtousenod

6、e'slimitedenergytoextendnetworklifetime.Powercontrol、clusteringalgorithmandcross-layeroptimizationareimportantmethodstoreducethenetworkenergyconsumptionandtoimprovetheperformanceofnetwork.Thisarticleresearchonthethreeaspects,asfollows:AimingattheproblemsofunevendistributionofWSNnodes,anoptimalc

7、onnectivitypoweradjacentnodeselectionalgorithmisproposed.Thealgorithmcombinestheoptimalconnectivitypoweradjacentnodeselectionalgorithmwithclusteringalgorithm.Theresultsofsimulationshowthatthetwo-waynetworkconnectivityoftheproposed