无线传感器网络高能效分簇路由协议的研究

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1、AThesisfortheDegree。fMasterinSignalandInformationProcessingResearchonEfficientEnergyCluster-baseRoutingProtocolsinWirelessSensorNetworkByZhouHongliSupervisor：ProfessorZhangShiNortheasternUniversityMay2008蠢I一1◆j'独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。学位论文作者签名：?司纽而签字日期：娜客．只力学位论文版权使用授权书＼本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：导师签名：签字日期：■■东北大

3、学硕士学位论文摘要无线传感器网络高能效分簇路由协议的研究摘要无线传感器网络是由低成本、低功耗、具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的微型传感器节点通过自组织方式形成的网络，它在军事、环境科学、医疗健康和其他商业领域都有着广阔的应用前景。能量消耗是无线传感器网络的核心问题，它决定了无线传感器网络的生存时间。因此，无线传感器网络路由协议的设计必须以节约能源和提高网络生存时间为主要目标。本文首先对无线传感器网络的体系结构及相关概念进行了描述，分析了无线传感器网络体系和路由协议的特点及其设计要求，对现有的一些典型无线传感器网络路由协议进行了重点研究与分析，

4、并对它们进行了综合评价。在此基础上，以提高传感器节点的能源有效性和传感器网络的可扩展性为目的，本文提出了一种高能效分簇路由协议。该协议由分簇，优化簇首的选择和簇首间多跳路由三部分组成。首先采用一种非均匀分簇算法进行分簇。候选簇首通过使用非均匀的竞争范围来构造大小不等的簇。靠近汇聚点的簇的规模小于远离汇聚点的簇，因此靠近汇聚点的簇首可以为簇间的数据转发预留能量。其次，针对现有算法在确定簇首过程中忽略了邻居节点的状态信息，而容易导致簇内节点过早的出现盲节点现象，提出了应用粒子群(ParticleSwarmOptimization，PSO)算法优化簇首的选

5、择。该优化算法在充分考虑了簇内邻居节点的能量和距离分布信息的前提下优化簇首的选择，能够较好地避免盲节点现象的过早发生并进一步提高网络的生命周期。在簇首间的多跳路由中，除了考虑了簇首的剩余能量，还考虑了簇首到基站的距离。高能效分簇路由协议考虑了全局节点(簇首节点和簇内节点)能量之间的均衡性。本文对协议的设计过程进行了详细地描述，并对仿真中采用的数学模型和选择的仿真参数进行了分析与说明，最后通过获得的仿真结果验证了算法的有效性。关键词：无线传感器网络；非均匀分簇；路由协议；粒子群算法，◆东北大学硕士学位论文AbstractResearchonEffici

6、entEnergyCluster—baseRoutingProtocolsinWirelessSensorNetworkAbstractWirelesssensornetworksconsistoflOW—cost，low-powertinysensornodesthatcallcommunicatewitheachothertoperformsensinganddataprocessingcooperatively．Ithasbeenpredictedtohaveawiderangeofapplicationsrelatedtonationalse

7、curity,military,environment，healthcare，homeandothercommercialareas。Energyconsumptionisaprimaryproblemsinwirelesssensornetworks．Networks’lifetimeisdeterminedbyitsenergyconsumption．So，thedesignofthewirelesssensornetworkroutingprotocolmustbeaimedatsavingenergyandimprovingthelifeti

8、meofthenetwork．．Inthethesis，theconcepts，thesystemstruc