無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效路由協(xié)議研究.pdf

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1、分類號UDC密級——單位代碼!Q151無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效路由協(xié)議研究孫中皋指導(dǎo)教師鄭紫微職稱學(xué)位授予單位教授大連海事大學(xué)申請學(xué)位級別工學(xué)博士學(xué)科(專業(yè))通信與信息系統(tǒng)論文完成日期2011年4月答辯日期2011年6月30日錯籟鏈席瓣壅∥、一．協(xié)0●Jn^L、’l—，，產(chǎn)，I^●一l～，▲／i。，■＼穢ResearchonEnergy-efficientRoutingProtocolsinWirelessSensorNetworksDissertationSubmittedtoDalianMaritimeUnive

2、rsityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringbySunZhonggao(CommunicationandInformationSystems)DissertationSupervisor：ProfessorZhengZiweiApril2011◆pPV^Z，tk大連海事大學(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：本論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，撰寫成博士學(xué)位論文：玉綾佳壁墨

3、圓絡(luò)篚量直茲墮由跡這硒究==。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對論文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或未公開發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解大連海事大學(xué)有關(guān)保留、使用研究生學(xué)位論文的規(guī)定，即：大連海事大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連海事大學(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)庫進行檢索，

4、也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。同意將本學(xué)位論文收錄到《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》(中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社)、《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》(中國科學(xué)技術(shù)信息研究所)等數(shù)據(jù)庫中，并以電子出版物形式出版發(fā)行和提供信息服務(wù)。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。本學(xué)位論文屬于：保密口在——年解密后適用本授權(quán)書。不保萄∥(請在以上方框內(nèi)打“√")論文儲簽豳、博導(dǎo)師簽名醬卷／儆導(dǎo)師簽名對蕊稽復(fù)日期：沙“年_7月f日一-r0^■——————．．．．___．__·-_·_■■■■■■■■■■●■一?

5、3創(chuàng)新點摘要‘創(chuàng)新點摘要1．針對經(jīng)典的分簇路由協(xié)議LEACH簇頭選舉隨機性造成簇頭數(shù)目分布不穩(wěn)定的缺點，提出了一種分布式的兩步簇頭選舉方法。第一步基于LEACH協(xié)議選舉出足夠數(shù)量的臨時簇頭，第二步依據(jù)節(jié)點的剩余能量和距基站的距離在臨時簇頭中選舉出最優(yōu)數(shù)目的簇頭，使網(wǎng)絡(luò)運行在最優(yōu)分簇數(shù)目下，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。2．提出了一種基于多屬性投票的簇頭選舉策略，節(jié)點所投票數(shù)為其鄰居節(jié)點的多屬性綜合評價值，采用信息熵方法自適應(yīng)確定屬性權(quán)重系數(shù)。另外，為了減少消息開銷，采用定時驅(qū)動機制競選簇頭，為此，設(shè)計了一個轉(zhuǎn)換函數(shù)用于將節(jié)點所得

6、票數(shù)轉(zhuǎn)換為參與簇頭競爭的定時長度。算法綜合考慮節(jié)點及其鄰居節(jié)點的多屬性信息來選舉簇頭，有效延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。3．提出了一種基于模糊多準(zhǔn)則決策的分簇路由算法，將簇頭的選取抽象為多準(zhǔn)則決策過程。針對決策過程中存在模糊性的問題，將模糊集理論引入簇頭選舉算法，建立了模糊多準(zhǔn)則決策簇頭選取模型。該模型考慮了簇頭選舉的多個準(zhǔn)則，采用S-OWA模糊算子將多準(zhǔn)則評價進行集結(jié)得到綜合評價隸屬度值。算法避免了投票選舉算法中節(jié)點相互投票帶來的消息開銷，具有很好的節(jié)能特性和能量均衡特性。4．針對多級能量異構(gòu)型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，提出

7、了一種模糊低能量節(jié)點保護的分簇路由算法。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能量的分布情況，優(yōu)先選取低能量區(qū)域內(nèi)的高能量節(jié)點成為簇頭節(jié)點，使低能量節(jié)點得到保護，有效延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。●，}mv竹：j中文摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有感知、計算和無線通信能力的微型傳感器節(jié)點組成的智能網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息采集并進行遠程傳輸。作為一種新型的信息采集和處理手段，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)成為信息科學(xué)技術(shù)研究中的一個熱點領(lǐng)域。由于傳感器節(jié)點能量受限的特點，必須設(shè)計能量高效

8、的路由協(xié)議以最大限度地延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期?；诜执丶夹g(shù)的層次路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)擴展性、高效節(jié)能等方面具有明顯的優(yōu)勢，成為路由協(xié)議的一個重要分支。相對于平面路由協(xié)議，分簇路由協(xié)議更符合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于數(shù)據(jù)的路由需求，也更適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。在系統(tǒng)分析和研究當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，論文主要研究了分簇路由協(xié)議中的簇頭選舉機制和低能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。具體研究工