基于代价函数的路由策略设计原则分析及算法改进

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1、中图分类号UDCTP301620硕士学位论文学校代码密级10533基于代价函数的路由策略设计原则分析及算法改进AnalysisandImprovementforCostFunctionBasedRoutingAlgorithmsinWirelessSensorNetworks作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期2Q13：Q5：12张鹏辉计算机科学与技术信息科学工程学院刘安丰中南大学二。一三年五月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包

2、含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：上型生年二凸旦日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：导师签名蝉日期：丝年

3、—￡月竺日基于代价函数的路由策略设计原则分析及算法改进摘要：在无线传感器网络技术中，路由策略一直是研究的热点，其中基于代价函数的路由策略由于具有较好的性能更是得到广泛研究。然而，目前的大多数研究都只是提出一种基于代价函数的路由策略，还很少有研究提出设计代价函数的原则与方法，也很少有从理论上对其性能进行评价的研究。针对目前的研究现状，本文深入分析了两种经典的代价函数，总结出代价函数的设计原则与评价方法，为代价函数的设计提供理论依据。从而改变了目前代价函数设计仅凭设计人员个人经验来设计的不足，极大的简单化了代价函数设计的困难。然后，根据提出的设计原则，改进已有代价函数，提

4、出一种基于正弦因子的指数代价函数路由算法(ExponentialandSineCostFunctionbasedRoute，ESCFR)，然后设计出一种新的基于双代价函数的路由策略(DoubleCostFunctionbasedRoute，DCFR)，该算法在考虑节点间的传输能量消耗及节点剩余能量水平的基础上，还考虑了节点的能量消耗速率。通过将其映射到一个斜率上升很快的映射函数，能够将较小的能量消耗速率与能量保有水平的差异转换成较大的代价函数差异，从而使路由算法具有更好的能量均衡性及有效性。最后，通过理论分析及Onmet++实验验证，证实了基于本文提出的代价函数设计原

5、则而设计的ESCFR和DCFR路由策略，在网络寿命、能量均衡、系统开销等多个指标上，都具有较好的表现，从而为基于代价函数的路由算法设计提供重要的指导。图36幅，表2个，参考文献71篇。关键词：传感器网络；能量空洞避免；能量均衡；自适应路由；网络寿命分类号：TP301AnalysisandImprovementforCostFunctionBasedRoutingAlgorithmsinWirelessSensorNetworksAbstract：Thecostfunctionbasedroutingprotocolshavebeenwidelyusedduetoits

6、goodperformanceinWirelessSensorNetworks．However,inSOmanycostfunctionbasedroutes，duetothecomplexityoftheproblem，thedesigningandimprovingofcostfunctionremaindifficulttodevelop．Thecostfunctionofcurrentroutealgorithmsisdesignedbydesigners’experience，whichisimperfect．Tosimplifythefunctiondes

7、ign，thispaperanalyzedtheinherentfactors，designprinciplesandevaluationmethodsforcostfunctionbasedroutealgorithms．ThenweimprovedcurrentalgorithmswithanExponentialandSineCostFunctionbasedRoute(ESCFR)，andthenproposedanewDoubleCostFunctionbasedrouting(DCFR)algorithm，whichnotonlytake