基于非均匀分簇的WSNs路由协议的研究与设计.pdf

河南大学
硕士学位论文
基于非均匀分簇的WSNs路由协议的研究与设计
姓名:董杨
申请学位级别:硕士
专业:应用数学
指导教师:郭拯危
20090501
摘要河南大学硕士研究生学位论文无线传感器网络是计算机科学与技术中一个新的研究领域。随着近几年的发展,无线传感器网络已经逐渐得到行业和学术界的广泛关注,并且在军用和民用领域都有巨大的应用前景。现今无线传感器网络中最受关注的话题是路由协议的研究。无线传感器网络的最大特点是传感器节点能量有限,因此在设计无线传感本文首先分析了无线传感器网络路由协议的国内外研究现状。以目前研究最为广泛的分簇路由协议为切入点,详细对比分析了各种分簇路由协议的优缺点,总结得出:以非均匀分簇为基础,采用混合式簇首选举方法,簇内单跳通信,簇间动态使用多跳路由的路由协议能量有效性更好。文中对一个典型的均匀分簇路和三个不同时期、有代表性的非均匀分簇路由协议,籈—重点分析,找出其算法存在的缺陷,有针对性的提出改进方案,并在此研究的基础上提出了一个基于非均匀分簇的低能耗路由协议⒏兄G虻幕郑阂曰疚T残牟捎玫炔钍邪颜龈兄G蚧治4笮不等的圆环,低能耗实现非均匀分簇。⒀≡翊厥椎谋曜迹焊慕酝执匦檠≡翊厥资敝豢悸谴厥紫喽晕恢或者只考虑节点剩余能量。综合考虑节点剩余能量和离所在圆环中心线的距离,为每个节点确定其成为簇首的竞争能力,优化簇首的选择。⒙酚晒菇ǎ焊慕薊穆酚伤惴ǎ诒菶酚伤惴ú辉黾佣钔饪销的前提下为簇首节点构建备用路由,使簇首节点的下一跳节点是可选择的集合,器网络路由协议时,首先要考虑的问题是能量有效利用,以延长网络生存时间。由协议琔进行了协议的设计工作重点主要有以下四点:,;
第页避免簇首采用固定路径传输数据造成传输路径上的节点能耗过快,均衡网络能耗。⑺惴ń∽承裕夯旧柚弥毓辜剖逼鞔泶厥滓馔馑劳龅那榭觯Vね鏹常采集、传输数据。协议引入能量预测机制,以节点能量为标准决定何时重新成簇,并且在感知区域划分中首次提出采用等差数列控制簇的大小低能耗实现非均匀分簇。在簇首选择中综合了能量和位置因素优化簇首的选举,簇间通信动态选择不同的备用路由以均衡网络能耗。本文采用仿真工具对、协议从网络能耗均衡度、网络生存时间、全网能耗、网络采集数据量四个方面进行仿真实验,并对实验结果进行对比分析验证了协议的有效性。关键词:河南大学硕士研究生学位论文无线传感器网络;路由协议;非均匀分簇;动态路由;能量有效
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第滦髀课题背景河南大学硕士研究生学位论文本章介绍了论文研究课题的背景,分析了无线传感器网络路由协议的国内外研究现状,说明论文研究的意义并介绍论文主要研究内容和组织结构。随着微机电系统·,、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网琖是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者【俊传感器网络以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。传感器网络具有广泛的应用前景,范围涵盖医疗、军事和家庭等很多领域。例如,传感器网络快速部署、