基于复杂网络理论无线传感器网络路由协议研究

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1、ResearchofwirelesssensornetworkroutingalgorithmbasedoncomplexnetworktheoryThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByFanYangSupervisor:Prof.You-hongWanFebruary2013摘要无线传感器网络由大量传感器节点组成，这些传感器节点能够实时感知并采集指定区域内的数据和信息，并传送给终端用户，实现人与物理世界之间的通信与信息交互。由于传

2、感器节点的能量有限，且无法更换电源，所以随着无线传感器网络技术的逐步发展，延长无线传感器网络的生命周期以及提高传感器节点的工作效率成为进一步的探索和研究的重点。首先根据复杂网络中小世界模型的特性，对无线传感器网络进行拓扑优化，使网络在平均路径长度变化不大的情况下提高网络的聚类系数，使簇群结构更加明显。在此基础上，对LEACH算法选出的簇首节点，综合比较节点的剩余能量、距离汇聚节点的距离和邻近节点度，选出最合适的簇首节点。仿真表明该方法可以降低节点的能耗，延长网络的生命周期。其次，由于经典LEACH路由协议会导致簇首节点分布不均匀，影响网络负载平衡，因此将复杂网络中的社团结构引入，对无线

3、传感器网络进行拓扑优化，删除社团间的部分连接，并采用多跳路由策略完成簇首节点与汇聚节点间的通信。仿真表明该算法要明显优于经典LEACH算法。最后，将无线传感器网络分簇路由算法与压缩感知理论相结合进行目标源的定位研究。将改进的梯度投影重构算法用于目标源信号的定位，并与其他定位方法进行比较分析，体现了该算法在定位精度和抗干扰性上的优势。关键词:复杂网络，无线传感器网络，路由协议，压缩感知IAbstractWirelesssensornetworksthroughthehundredsofsensornodes,thenodeshavethefunctionofsensingandcolle

4、ctinginformationofmonitoredareastimely,theinformationcanbesenttotheendusertorealizethesensingofthephysicalworldandthecommunicationbetweenhumanandthephysicalworld.Usually,sensornodeusesbatterywhichhaslimitedcapacity,andcan'tbereplaced,sohowtoprolongwirelesssensornetwork'slifetimeandhowtoimproveth

5、eefficiencyofsensornodesattracttheattentionoftheresearchers.First,thepaperintroducesWirelesssensornetworktopologyoptimizationwiththecharacteristicsofsmallworldincomplexnetwork,whichmakestheaveragepathlengthofthenetworkhaslittlechangetoimprovingtheclusteringcoefficientandthemoreobviousstructureof

6、clusters.Onthatbasis,theheadnodesselectedbyLEACHalgorithmcompareenergy,distanceanddegreeofeach,finallywefindtheoptimalheadsofcluster.Simulationshowsthisalgorithmreducetheenergyconsumptionofthenodeandprolongthenetworklife.Second,becauseoftheproblemofunreasonablecluster-headsdistributionandunbalan

7、cedenergyconsumptioninLEACHroutingalgorithm,paperintroducescommunitystructureofcomplexnetworktooptimizethetopologyofwirelesssensornetworkbydeletingsomeedgesandusingmulti-hoproutingalgorithm.Simulationshowsthisalgorithmofthep