基于能耗均衡的无线传感器网络路由协议的研究与改进

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1、分类号３９３＿ＴＰ＿密级公开ＵＤＣ００４全日制硕士专业学位研究生学位论文基于能耗均衡的无线传感器网络路由协议的研究与改进作者姓名：金鑫指导教师：易晓梅副教授专业学位名称：农业推广硕士领域名称：农业信息化无线传感网络及其在农林研宄方向：业领域中的应用所在学院：信息工程学院论文提交日期：２０１８年１月１０日浙江农林大学２０１８年１月１０日独创性声明，，本人声明，所呈交的学位论文，在指导教师指导下通过我的努力取得的成果并且是自己撰写的，除了文中作了标注和致榭中已经作了答葡的地方外ｆ。尽我所知论文中不包含其他人发表或撰写过的

2、研究成果，也不包含在浙江农林大学或其他教育一机构获得学位或证书而使用过的材料同对本研宄做出贡献的同志，都在论文。与我。如被裔有严重侵犯他＼知识产权的行为中作了明确的说明并衷示了谢意，由本人承＂担应有的贵任》－ＩＳ期：学位论文作者亲笔签名：ｇ论文使用授权的说明本人完全了解浙江农林大学有关保留，即学校冇权送交论、使用学位论文的规定，，允许论文被资阋和借阅可以采文的复印件；学校可以公布论文的全部或部分内容。用影印、缩印或其他复制手段保存论文■口保密，在年后解密可适用本授权书■不保密本学位论文属于不保密。，“”（请在方框内打ｖ）■丨学位

3、论文作者亲笔签名：日期：？＾Ｈ期、８指导教师亲笔签名．：〕象（ZhejiangAgriculture&ForestryUniversityMasterDegreeThesisResearchandImprovementonRoutingProtocolofWirelessSensorNetworksBasedonEnergyConsumptionBalanceCandidate:JinXinSupervisor:YIXiao-mei，AssociateProfessorSpecialty:AgriculturalInformatizationDateofSubmission:Ja

4、n10,2018ZhejiangA&FUniversityLin’an,Zhejiangprovince,P.R.ChinaJan10,2018摘要无线传感器网络是由大量低功耗传感器节点通过自组织的方式形成一种多跳的无线传感器网络。该网络可以对周围的自然环境进行监测，被广泛应用于工业、农业、军事、医疗等各个领域。但由于传感器节点能量有限，使得传感器网络的生存时间受限，所以如何在降低网络能耗的同时均衡能耗，从而高效的提高网络寿命是无线传感器网络路由协议设计面临的一个重要问题。本文以能耗均衡问题作为主要研究方向，将无线传感器网络路由协议作为研究对象，研究内容涉及平面和分簇路由协议两个方面。针

5、对适用于小规模无线传感器网络的平面路由协议能耗不均衡的问题，本文提出了一种基于代价函数的能耗均衡链路式路由协议，该协议首先通过节点间信号广播为每个节点建立路由表，然后节点根据改进后的传输代价函数从路由表中选择最合适的下一跳转发节点。通过MATLAB实验结果表明，此协议与ACO路由协议相比，能更好的均衡网络负载，从而延长了网络的生存时间。针对适用于大规模无线传感器网络的分簇路由协议容易出现簇首过早死亡导致能量空洞的问题，在非均匀分簇的基础上，本文提出了一种基于虚拟力的能耗均衡分簇路由协议（ECFP协议），首先利用节点与Sink节点的最短跳数建立簇首竞争半径，根据簇首竞争半径选择剩余能量较高

6、、链路质量较好的节点出任簇首，然后基于虚拟力模型进行入簇，最后簇首之间通过代价函数的计算来多跳将信息传输至Sink节点。在仿真实验中，将ECFP协议与最短路径路由协议和Ant-LEACH协议进行对比，验证了ECFP协议在数据传输过程中可以更加有效地利用能量，降低及均衡网络能耗，提高网络生存寿命。关键词：无线传感器网络；路由协议；能耗均衡；代价函数；虚拟力。IABSTRACTAwirelesssensornetworkiscomposedofalargenumberoflow-powersensornodesthroughself-organizingwayformingamulti-ho

7、pwirelesssensornetwork.Thenetworkcanbeusedtomonitorthesurroundingnaturalenvironment,havebeenwidelyappliedinindustry,agriculture,military,medicalandotherfields.Howeverduetothelimitedenergyofsensornodes,thesurvivaltimeof