基于能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究

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1、分類號______________________________密級______________________________ＵＤＣ______________________________編號______________________________碩士學(xué)位論文基于能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究學(xué)位申請人：程園學(xué)科專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：姜楠副教授答辯日期：獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝

2、的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫的研究成果，也不包含為獲得華東交通大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人簽名_______________日期____________關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解華東交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定，本論

3、文無保密內(nèi)容。本人簽名____________導(dǎo)師簽名__________日期___________摘要基于能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究摘要近兩年，隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，人類社會和自然的生存方式發(fā)生了顛覆性變化，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)得到了前所未有的關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks,WSNs）技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。當(dāng)前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正朝著節(jié)點體積小、能耗低和多性能的方向發(fā)展，并且需要能夠部署在復(fù)雜的地理和空間環(huán)境

4、中，與此同時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)依然存在著一些關(guān)鍵問題需要優(yōu)化和解決。本文從實際應(yīng)用背景出發(fā)，在能量受限的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域中，如何提高網(wǎng)絡(luò)的生命周期，設(shè)計有效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲控制及路由協(xié)議具有舉足輕重的地位。本文通過深入研究WSNs路由算法的相關(guān)理論，從能量的角度出發(fā)來確定路由協(xié)議的優(yōu)化方法，結(jié)合生物細胞演化模型，嘗試設(shè)計新型的網(wǎng)絡(luò)拓撲控制協(xié)議和組網(wǎng)算法，以解決網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗和路徑規(guī)劃問題。本文研究內(nèi)容及貢獻主要包括以下幾個方面：1、深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和路由算法本文系統(tǒng)分析了無線傳感器

5、網(wǎng)絡(luò)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向；從對WSNs體系架構(gòu)、關(guān)鍵研究技術(shù)、性能度量標(biāo)準等多個角度進行了深入的探討，指出了當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的優(yōu)勢以及所面臨的挑戰(zhàn)，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法分別從通信距離、拓撲結(jié)構(gòu)、通信能耗損失等多個角度進行了探索，并且對當(dāng)前分簇算法的缺陷和不足進行了歸納，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究提供了理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。2、提出了一種基于能量感知的分簇優(yōu)化算法針對傳統(tǒng)的分簇算法在簇頭劃分上的局限性，本文分析了傳統(tǒng)的分簇算法中所存在的缺陷，引入能量等參考因素，基于當(dāng)前節(jié)點能量和

6、總能量的比值關(guān)系，改進了傳統(tǒng)方法中簇頭選舉時的閾值定義方式；通過改進簇頭的選舉方式，確定網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)簇頭數(shù)，從而達到了均衡節(jié)點能耗、提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能量利用率和延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。3、提出了一種基于SlimeMold模型的生物啟發(fā)式分簇優(yōu)化算法本文結(jié)合移動節(jié)點在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，基于生物細胞SlimeMold的覓食行為，結(jié)合SlimeMold的生物特性可以形成的有效的動態(tài)管道網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了一種基于SlimeMold模型的生物啟發(fā)式分簇優(yōu)化算法，將簇頭作為細菌的食I摘要物源，移動節(jié)點的移動路徑作為管道，

7、構(gòu)建了新型的SlimeMold網(wǎng)絡(luò)拓撲控制模型；該算法可有效形成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并可改善網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境的抗干擾能力和自適應(yīng)能力。實驗結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)的生命周期提高了約12%，數(shù)據(jù)傳輸效率顯著改善，并均衡剩余節(jié)點的能量消耗；因此，該算法不僅能夠提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性還可以大大降低網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，提升網(wǎng)絡(luò)的整體性能。關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)絡(luò)，分簇算法，SlimeMold，能量消耗，動態(tài)管道網(wǎng)絡(luò)IIAbstractTHERESEARCHONROUTINGALGORITHMOFWIRELESSSENSORNETWORKBASED

8、ONENERGYPERCEPTIONABSTRACTInthepasttwoyears,withtherapiddevelopmentofartificialintelligencetechnology,humansocietyandnaturallivingmethodshaveundergonedisruptivechanges,andtheInternetofThingsindustryhasreceivedunprec