试论无线传感器网络分簇路由协议的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文无线传感器网络分簇路由协议的研究姓名：王志刚申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：李腊元20090601武汉理工大学硕士学位论文摘要无线传感器网络(WSN)是传感器技术、通信技术和计算机技术相结合的产物。该网络能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，并将其传送到需要这些信息的用户，在我们感知的物理世界和逻辑信息世界之间真正的建立起一条信息的纽带。由于WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广

2、泛关注，被广泛地应用于军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。无线传感器网络由许多具有低功率无线收发装置的传感器节点组成。由于传感器节点的电池能量有限，因此节点的通信应有效的利用能量，以延长网络的生命周期。本文正是以此为研究背景，分析和比较了文献中提出的几种针对无线传感器网络的路由协议，借鉴其中的优秀思想，提出一种基于静态分簇的、能量有效的多跳路由协议SCMR(StaticCluster-basedMulti．hopRouting)。SCMR协议是在LEACH分簇协议的基础上进行改进的，主要改进有三点：1．在簇区域的划分上，采

3、用固定分簇的方法。首轮由基站采用集中式的分簇方法来划分簇区域，一旦划分完毕，直到网络的生命周期结束，簇区域不再发生改变。实现了优化的簇类区域划分，保证了簇头在位置上的大致均匀分布，避免了因簇头分布不均匀而造成的能耗损失；2．在簇头选择上，簇头节点的选取以节点剩余能量的多少为主要依据，有效的延长了网络寿命。3．在簇间路由上，设计了簇头间以权值为基础的多跳路由算法。簇头与基站通信时，利用路由表，采取多跳的方式与基站进行通信。多跳路由会导致靠近基站的簇头能量消耗较大，为了避免因此而产生的“热点”问题，SCMR协议根据中继簇头节点的能量变化

4、情况，实行动态刷新路由表的方式，使靠近汇聚点的簇头的能量消耗降低，可以有效地避免簇头能量消耗不均衡的问题。实验仿真结果显示，SCMR协议有效地均衡了节点的能量消耗，显著地延长了网络的存活时间。最后，利用NS2仿真工具对该算法进行了模拟仿真。实验结果显示，该算武汉理工大学硕士学位论文法在延长网络生命周期和提高数据精度的性能上要优于LEACH。本文的研究内容得到了国家自然科学基金项目的支持(批准号：60672137、60773211)，教育部高等学校博士点基金项目(批准号：20060497015)及新世纪优秀人才支持计划(NCET-08

5、．0806)的资助。关键词：无线传感器网络，LEACH，网络生命周期，簇，数据精度U武汉理工大学硕士学位论文AbstractThewirelesssensornetwork(WSN)combinatesofsensortechnology,computingtechnologyandcommunicationtechnology,andcallbeusedfortesting，sensing，collectingandprocessinginformationormonitoredobjects．Thereallinkisestab

6、lishedbetweenourperceptionofthephysicalworldandthelogicworldofinformation．TheapplicationsofWSNhascausedmanycountriesintheworldofthemilitarydepartments，industryandacademiaextensiveattentionbecauseofthetremendousvalue，andithasbeenwidelyusedinmilitary，industrialprocesscon

7、trol，nationalsecurity，environmentalmonitoringandotherfields．Wirelesssensornetworkconsistsofalargenumberofsmallsensorswithlow-powertransceiver．Sinceanetworkconsistsofsensors、Ⅳimlimitedbatteryenergy，themethodfordatagatheringandroutingmustbeenergyefficientlyinordertoprolo

8、ngthelifetimeofthenetwork．Startingfromthebasicideaofthis，weanalyzedandcomparedsomeroutingprotocolsthatproposedbyovers