基于多層WSN結(jié)構(gòu)的非均勻分簇路由協(xié)議研究的開題報(bào)告

基于多層WSN結(jié)構(gòu)的非均勻分簇路由協(xié)議研究的開題報(bào)告一、選題背景隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，大量的傳感數(shù)據(jù)需要通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）進(jìn)行傳輸和處理。而WSN的應(yīng)用環(huán)境通常需要在特定區(qū)域采集大量的數(shù)據(jù)，比如溫度、濕度、氣體濃度等信息，這就需要大量的傳感器節(jié)點(diǎn)布置在這些區(qū)域內(nèi)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，且有些節(jié)點(diǎn)位置比較偏遠(yuǎn)，傳輸距離比較遠(yuǎn)，WSN網(wǎng)絡(luò)的能源消耗和網(wǎng)絡(luò)壽命問題變得尤為重要。因此如何提高WSN網(wǎng)絡(luò)的能效和延長網(wǎng)絡(luò)壽命是WSN研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題。目前，WSN的研究主要圍繞以下兩個(gè)方面展開：一是能量消耗最小化，通過降低節(jié)點(diǎn)的傳輸功率和優(yōu)化傳輸路徑等措施，減少網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中的能量損失；二是網(wǎng)絡(luò)生命周期的延長，通過多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、自適應(yīng)算法設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)調(diào)度等策略，增加網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時(shí)間，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。而分簇路由協(xié)議是WSN網(wǎng)絡(luò)中常用的一種路由協(xié)議，其基本思想是將節(jié)點(diǎn)分為若干個(gè)簇，并將同一簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行匯聚處理，減少冗余傳輸，提高網(wǎng)絡(luò)性能。而如何設(shè)計(jì)一種高效的分簇路由協(xié)議，是目前WSN研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。二、選題意義傳統(tǒng)的分簇路由協(xié)議通常是采用等距離分簇的方式，即將每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都平均分配到不同的簇中，這種方式會(huì)導(dǎo)致一些簇的節(jié)點(diǎn)密度過高，而另一些簇的節(jié)點(diǎn)密度過低，從而導(dǎo)致一些節(jié)點(diǎn)能量消耗過快，而其他節(jié)點(diǎn)卻始終沒有發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致WSN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體性能并不理想。因此，本文將研究基于多層WSN結(jié)構(gòu)的非均勻分簇路由協(xié)議，主要包括以下內(nèi)容：1.構(gòu)建基于多層WSN結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模型，采用不同的分簇策略，將節(jié)點(diǎn)分配到不同的簇中，提高網(wǎng)絡(luò)局部性和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。2.設(shè)計(jì)多層分簇路由策略，通過分層設(shè)計(jì)，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能效性，減少能源消耗，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。3.開展仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的路由協(xié)議的有效性和穩(wěn)定性，提高WSN網(wǎng)絡(luò)的性能和應(yīng)用效果。三、主要研究內(nèi)容1.研究基于多層WSN結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模型，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌悸贰⒕W(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法和簇節(jié)點(diǎn)分配策略等方面。2.針對(duì)WSN網(wǎng)絡(luò)存在的問題，設(shè)計(jì)一種基于多層WSN結(jié)構(gòu)的非均勻分簇路由協(xié)議，提高網(wǎng)絡(luò)局部性和集群性。3.開展仿真實(shí)驗(yàn)，通過與傳統(tǒng)分簇路由協(xié)議的對(duì)比，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的非均勻分簇路由協(xié)議在能效和延長網(wǎng)絡(luò)生命周期方面的優(yōu)勢(shì)。四、預(yù)期的研究結(jié)果1.構(gòu)建基于多層WSN結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)簇的不均勻分配，提高網(wǎng)絡(luò)的局部性和集群性。2.設(shè)計(jì)一種高效的分層路由策略，提高WSN網(wǎng)絡(luò)的能效性，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。3.通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的路由協(xié)議的有效性和穩(wěn)定性，提高WSN網(wǎng)絡(luò)的性能和應(yīng)用效果。五、研究方法和技術(shù)路線1.分析WSN網(wǎng)絡(luò)中存在的問題，研究多層WSN結(jié)構(gòu)的集群分布和簇節(jié)點(diǎn)分配策略。2.設(shè)計(jì)一種非均勻分簇路由協(xié)議，并在NS-2環(huán)境下進(jìn)行仿真和優(yōu)化。3.采用網(wǎng)絡(luò)性能分析工具和算法性能評(píng)估方法，對(duì)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議進(jìn)行性能分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。六、參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)慧芳,湯峰,洪志強(qiáng),等.一種自適應(yīng)分簇算法的研究[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全,2018(05):155-156+171.[2]李非,劉江峰,王偉偉.基于雙層分簇的WSN能量均衡路由優(yōu)化[J].電子制作,2018(06):116-118.[3]PKGiri,KRChowdhury,MLChoudhury.Solvingthecoverageprobleminwirelesssensornetworkswithnon-uniformnodedistributionusinghierarchicalclustering[J].InternationalJournalonCommunicationsAntennaandPropagation,2018,8(6):394-402.[4]ZHAOHB,ZHANGJC.Amulti-clusterroutingprotocolforwirelesssensornetworks