基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議研究論文

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1、⑧M?ASTER讎'STH丈E㈣碩士學(xué)位論文基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議研究論文作者：許友指導(dǎo)教師：趙甫哲副教授學(xué)科專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù)研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)華中師范大學(xué)計算機學(xué)院2014年5月⑨碩士學(xué)位論文MAS'rER’STItESISResearchofEnergy-savingmutingprotocolsinwirelesssensorbasedonclusteringA功esisSubmittedinPartialFuIf．1lmentoftheRequirementFortheM．S．DegreeinComputerScienc

2、eByXUYouPostgraduateProgramSchoolofComputerCentralChinaNormalUniversitySupervisor：ZhaoFuzheAcademicTitle：AssociateProfessorSignature瓦拋批-ApprovedMay．2014⑧碩士學(xué)位論文MAST￡R、STHESIS華中師范大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫

3、過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者張慚祆曰期：弘嘩年歲月夠日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中師范大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文收錄到《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。作者簽名：物久日期：

4、yf晦歹月始日導(dǎo)師簽名：日期：矽f本人已經(jīng)認(rèn)真閱讀“CAMS高校學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫發(fā)布章程”，同意將本人的學(xué)位論文提交“CALIS高校學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫”中全文發(fā)布，并可按“章程”中的規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。作者簽名：物皮日期：矽，節(jié)年籮月招日⑨碩士學(xué)位論文MASTER’STHESIS摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WkelessSensorNetwork)即由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量傳感器節(jié)點利用自組織能力構(gòu)建而成的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著信息社會的發(fā)展，數(shù)據(jù)的獲取能力在相關(guān)領(lǐng)域中的作用愈加明顯，而適應(yīng)能力強、結(jié)構(gòu)部署簡單的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為此提供了極大的便利。然而，對能量等資源有

5、限的傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，其內(nèi)部能量的消耗主要源于節(jié)點的數(shù)據(jù)路由，同時其應(yīng)用環(huán)境通常又決定著不能人為及時更換網(wǎng)絡(luò)中因能量耗盡而失效的傳感器節(jié)點。因此，研究高效節(jié)能的路由算法對于延長網(wǎng)絡(luò)生命周期并進(jìn)而提升網(wǎng)絡(luò)可用性具有重要的意義。本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本概念及特點，簡要說明了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀及相關(guān)方面的挑戰(zhàn)。接著對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的路由協(xié)議進(jìn)行了分類并對各類型的典型協(xié)議運行機制進(jìn)行了剖析，指出了網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議在設(shè)計中應(yīng)注意到的問題。然后在經(jīng)典層次式路由協(xié)議LEACH的基礎(chǔ)上，重點從簇頭選舉、簇頭分布、簇間多跳以及簇內(nèi)通信維持四個方面進(jìn)行了研究。其

6、主要工作如下：第一，闡述了LEACH協(xié)議的工作機制及其簇頭產(chǎn)生的不確定性。通過在閾值公式中引入能量和距離兩參數(shù)，增加了剩余能量較多的節(jié)點充當(dāng)簇頭節(jié)點的機率，從而有利于均衡網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點的能耗。第二，利用節(jié)點能耗模型分析了網(wǎng)絡(luò)最佳簇頭個數(shù)及簇頭密集分布情況下對節(jié)點能耗的不利影響。提出由高能量的基站控制選舉最佳簇頭個數(shù)，并通過簇問最短距離迭代的方法優(yōu)化簇頭在網(wǎng)絡(luò)中的位置分布。第三，通過公式推導(dǎo)分析了LEACH單跳通信機制的不足，進(jìn)而為簇頭引入了相對節(jié)能系數(shù)，使得簇頭在數(shù)據(jù)傳輸過程中可以根據(jù)包含有相對節(jié)能系數(shù)信息的路由轉(zhuǎn)發(fā)表選擇合適的下一跳簇頭，從而以數(shù)據(jù)多跳傳

7、輸方式達(dá)到節(jié)約能量開銷的目的。第四，針對傳統(tǒng)LEACH協(xié)議全局網(wǎng)絡(luò)周期性成簇的特點，提出在數(shù)據(jù)穩(wěn)定通信末期，由簇頭節(jié)點根據(jù)本簇內(nèi)成員節(jié)點能量剩余情況直接指定后繼簇頭，以此減少全局網(wǎng)絡(luò)節(jié)點競爭選舉過程中大規(guī)模的傳輸計算開銷。本文在研究中使用NS2進(jìn)行仿真分析，其結(jié)果表明改進(jìn)后的路由算法在節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能耗、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期方面優(yōu)于LEACH協(xié)議。最后，總結(jié)了本文的主要工作，并明確了下一步的研究方向。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：路由協(xié)議；LEACH；節(jié)能分簇；簇間多跳AbstractWirelessSemorNetwork(WSN)iseonstrt】ctedbyt

8、heser塔ornodeswhichhavetheself-organizationabili