基于局部能量和距离的无线光传感器网络分簇算法研究

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1、＇？巧麥《丢觀处圍硕±学位论文胃国＾ｍ＾ｐｒ軒Ｍ績雜臟的无线光｜传感器网络分簇算法研究｜作者姓名索婷婷＾３指导教臟名、职称尚穂教授輔学位类别工学硕古西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容臥外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果也不包含；为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使

2、用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实么处一，本人承担切法律责任。、；系為為；本人签名日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，目Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可ｔｉｌ公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论

3、文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权。书、與签：４：本人棄导师签名名＾＾１０么日期：日；期学校代码10701学号1301120356分类号TN92密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于局部能量和距离的无线光传感器网络分簇算法研究作者姓名：索婷婷一级学科：信息与通信工程二级学科：光通信学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：尚韬教授学院：通信工程学院提交日期：2016年3月ResearchonClusteringAlgorithmBasedonLocalEne

4、rgyandDistanceinFreeSpaceOpticalSensorNetworkAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinPhoto-CommunicationsBySuoTingtingSupervisor:ShangTaoProfessorMarch2016摘要摘要随着无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）的广泛应用，以及自由空间光通信（FreeSpac

5、eOptical，FSO）带宽高、容量大、安全性好等优势的凸显，使得兼具两者优势的无线光传感器网络（FreeSpaceOpticalSensorNetwork，FSOSN）迅速发展，并引起越来越多学者的关注。与WSN相似，无线光传感器节点具有有限的能量、处理能力以及存储空间等，因此提高节点的能量利用率，尽可能地延长网络生存时间是FSOSN研究的重要方向。分簇算法是其中一项重要的节能技术。簇头节点对簇成员节点发送的数据进行融合处理后通过单跳或者多跳的方式将数据发送到基站，从而有效减少能量消耗。LEACH协议是一种典型的分簇算法协议，可以有效

6、减少数据传输过程中的能量消耗，但是该协议存在一些缺陷，如：簇头节点随机选取；簇头节点选举过程成不考虑节点能量和分布位置的影响等。本文针对LEACH协议的不足，在WSN技术的基础上，结合全向智能天线和无线光传感器节点的能量消耗模型，分别针对单跳结构和多跳结构的FSOSN进行了深入研究。在单跳结构的FSOSN中，簇头节点将融合后的数据直接交付给基站，但是长距离传输将造成较大的能量消耗，使得距离基站较远的簇头节点因长距离传输而提前耗尽能量，从而导致网络无法连通，监测区域无法覆盖。在多跳结构的FSOSN中，簇头节点以协作的方式通过多跳传输完成与基

7、站之间的通信，这一通信方式使得距离基站较近的节点因承担过多的负载而能耗过快。本文结合LEACH协议，针对两种拓扑结构，提出了相应的基于节点局部能量和距离的分簇算法——LEDBCA（LocalEnergyandDistanceBasedClusteringAlgorithm）。在簇头节点的选举过程中重点考虑了节点局部能量和距离基站的远近，对阈值公式进行改进，此外，根据节点的能量消耗模型和所处位置，计算出使得网络局部能量消耗最少的簇半径，以均衡网络中的能量消耗。最后，通过MATLAB仿真软件，对两种网络环境下的LEDBCA进行仿真分析。结果表

8、明，同LEACH协议相比，不同网络结构下相应的LEDBCA均减少了网络能量消耗、增加了网络接收到的数据包数目、延长了网络生存时间。关键词：自由空间光通信，无线传感器网络，LEACH协议，局部能