基于定向天线wsn分簇路由算法地研究

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2、分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月摘要摘要无线传感器网络，以下简称WSN（WirelessSensorNetwork）。WSN由大量的具有感应，计算和无线通信功能的节点构成。在WSN中节点使用不可更换和修复的电池，所以在WSN的路由算法设计中，电池能量的有效利用（energy-aware）是一个至关重要的因素。本文针对WSN的网络结构特点和能量消耗特性，首先分析了WSN路由算法设计中的关键因素，介绍了在众多WSN路由算法中具有代

3、表性的一些协议和算法，并且分析了它们的优劣。在众多的路由协议中，具有代表性的算法是定向传播和分簇路由。定向传播基本思想是节点感应数据然后定向地朝着基站方向传输从而达到尽量避免在网内无方向的传播的目的，分簇路由的基本思想是网络中节点根据地理位置临近程度和能量消耗情况形成不同的簇群，其中簇成员负责感应数据，簇头负责收集和处理节点数据然后传输给基站。这两种算法都为WSN带来了很大的能量节省，但是这两种路由算法各具有优缺点，并且由于两种路由协议的网络架构机制不同。所以后续研究中，这两种思想没有同时在一个单一的路由算法中实现。在以往WSN路由算法设计

4、中，全向天线是唯一的选择，这也是这两种路由思想无法同时实现的另一个原因。本文基于多级分簇的概念，利用定向天线能给WSN网络带来了能量节省和定向高效传播的优势，设计了一种新的WSN多级分簇路由算法-CBDA（Cluster-basedroutingalgorithmwithdirectionalantennautilizationforWirelessSensorNetwork）。本文介绍了定向天线的选用以及天线的特性，接着在NS-2系统中实现了可以满足CBDA算法需求的定向天线类。本文在NS-2系统中实现了WSN的LEACH（Low-Ene

5、rgyAdaptiveClusteringHierarchy）算法和CBDA算法，并且对LEACH和CBDA算法在能量有效性方面进行了仿真和比较。仿真结果显示，在同样网络配置和网络性能的条件下，CBDA比LEACH让WSN网络寿命延长了20%左右，出现节点死亡时间延后了30%左右。关键词:无线传感器网络，定向天线，天线角度，覆盖程度，网络分簇IABSTRACTABSTRACTWSN（WirelessSensorNetwork）consistsofmanynodeswithantennawhichhavetheabilitiesofsensi

6、ng,computing，andcommunicating.ThenodesinWSNusethebatterywhichcannotbereplacedorcharged.SotheenergyefficiencyisoneofthemainconcernsthataffectWSNperformanceintheroutingalgorithmdesignation.Inthisdissertation,thecharacteristicofWSNroutingdesignationisintroduced.Basedontheanal

7、ysisofthesecharacteristics,keytechnologyanddifficultyinWSNroutingalgorithmdesignationisillustrated.Next,sometypicalroutingalgorithmsinWSNareintroducedwiththeanalysisoftheirprosandconsandclassifiedaccordingtothreenetworkstructures.InformerWSNroutingalgorithms,twotypicalalgo

8、rithmsbringgreatimprovementtosavingenergyconsumption,whicharedirectionaldiffusionalgorith