能量高效的无线传感器网络分簇路由协议研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：能量高效的无线传感器网络分簇路由协议研究英文并列题目：ResearchonEnergyEfficientClusteringRoutingProtocolforWirelessSensorNetwork研究生：王明佳专业：控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程导师：陈树副教授指导小组成员：学位授予日期：2016年6月答辩委员会主席：潘丰江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一六年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加从标注和致谢的地方外，论文中不

2、包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我ｋ工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：毛如乾曰期：巧４文巧巧０关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使庙学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部口或化构送交论文的复印件和磁盘，允许论文彼査阅和借阅，可Ｗ将学化论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可站采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、茫编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质馆文的内容相一致

3、。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：辛一凤ｕｔ导师签名：巧斬日期：＞／崎５巧又５日．摘要摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)是由大量微型传感器节点构成的自组织网络，节点可以感知、采集监测区域中对象的信息，这些信息以多跳自组织网络方式传送到终端。由于节点体积小，电池的电量有限，因此必须采取有效方法减少节点的能耗，延长网络的生命周期。作为WSN的关键节能技术之一，路由协议一直备受人们关注。分簇路由协议可扩展性好，节点管理方便，适用于规模大的网络，具有重要的研究意义。本文主要研究分簇路由协议，以能量高效、均衡

4、能耗为目标，提出三种分簇路由算法，并进行理论分析和仿真研究。主要内容如下：(1)提出一种基于模糊逻辑的簇头均匀分布路由算法，适用于能量同构WSN。首先利用模糊逻辑选举簇头，包括两个模糊描述：接近距离以及剩余能量。选举的簇头可能出现距离过近的情况，针对这种情况，提出簇头的次轮选举，对于距离小于最优簇半径的簇头节点所在的簇，计算簇内节点之间的链路消耗，链路消耗最小的节点成为新的簇头，使簇头均匀分布在网络中，网络节点的能耗得到均衡，延长网络的生命周期。(2)提出一种基于自适应进化算法的多跳分簇路由算法，适用于两级能量异构WSN，采用簇内单跳和簇间多跳的通信方式。针对簇头选

5、举过程，利用自适应进化算法选举簇头，提出新的适应度函数，该函数考虑到簇内节点的通信代价和簇头之间的距离，使得簇头与簇内成员节点的总的通信消耗最小，簇头均匀分布在网络中。针对簇间多跳通信，提出一种新的代价函数，代价函数值最小的节点被选为中继节点，进行簇间多跳传输，减少簇头与基站进行通信的能耗。(3)提出一种基于FCM(FuzzyC-Means)的多级能量异构WSN分簇路由算法，与传统分簇算法先进行簇头选举后成簇不同，先利用FCM算法找到网络最优簇头数量，然后对网络节点进行簇划分，之后就不再进行分簇操作，只进行簇内簇头选举，避免分簇操作带来的能耗，然后综合簇内节点的剩余

6、能量、簇内节点之间的距离和节点到基站的距离三个方面，构建簇头选举的数学模型，利用该数学模型选举出最优簇头，节点的能耗得到均衡。关键词：无线传感器网络；路由协议；分簇；能量高效IAbstractAbstractWirelesssensornetwork(WSN)isaself-organizingnetworkthatconsistsofalargenumberoftinysensornodes,whichcanperceive,collecttheinformationofobjectsinamonitoredarea.Theinformationistransmi

7、ttedtotheterminalusingmulti-hopandself-organizingnetwork.Duetothesmallsizeofthenodes,thepowerofbatteryislimited,sowehavetotakeaneffectivemethodtoreduceenergyconsumptionofnodesandprolongthenetworklifetime.Asoneofthekeyenergy-savingtechnologiesinwirelesssensornetwork,routingprotocolhas