能量有效的无线传感网分簇路由协议研究

《能量有效的无线传感网分簇路由协议研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TP393单位代码：10183研究生学号：2013522028密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）能量有效的无线传感网分簇路由协议研究ResearchonEnergy-efficientClusteringRoutingProtocolforWirelessSensorNetwork作者姓名：王白婷专业：通信与信息系统研究方向：无线传感器网络指导教师：黄玉兰副教授培养单位：通信工程学院2016年6月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部

2、分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博±（或硕±）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下立，独进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｋ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：＾日期：年去月

3、如日—————————————————————能量有效的无线传感网分簇路由协议研究—————————————————————ResearchonEnergy-efficientClusteringRoutingProtocolforWirelessSensorNetwork作者姓名：王白婷专业名称：通信与信息系统指导教师：黄玉兰副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月5日摘要能量有效的无线传感网分簇路由协议研究无线传感器网络从20世纪70年代发展至今，得到了越来越多的重视和应用，尤其是近几年随着“物联网”概念

4、的兴起，无线传感器网络已经渗透到工业、农业、军事、医疗、生活等各个领域。但由于传感器节点的能量受限，使得能量效率成为限制无线传感器网络发展的最主要因素，因此，设计能量有效的路由协议是十分必要的。针对无线传感器网络由于能量消耗不均衡而导致的网络“热区”问题，在非均匀分簇的基础上，综合考虑网络中各节点的剩余能量和相对位置信息，提出一种基于能耗均衡的非均匀分簇路由协议（ECBUC协议）。在选择候选簇首节点时引入能量因子，使剩余能量较高的节点成为簇首的机会更大；在分簇过程中，根据簇首距汇聚节点的距离控制其成簇半径的大小，从而达到

5、非均匀分簇的目的；在选择簇间路由时，综合各簇首节点的能量和位置等信息提出路径影响因子，通过选择路径影响因子更高的节点来建立路径，保证簇间路由的能耗均衡，从而延长网络的生命周期。通过仿真分析可以验证，ECBUC协议有效地平衡了网络各阶段的能耗，与EEUC协议相比，网络生命周期平均延长了22.29%，协议性能稳定，能很好地适应复杂的环境。针对无线传感器网络在数据传输过程中的可靠性和能量高效利用问题，在ECBUC协议的基础上，结合随机线性网络编码技术和多路径路由策略，提出了一种基于网络编码的能量有效多路径分簇路由协议（UCBN

6、C协议），首先，将随机网络编码和多路径分簇路由结合，提出了完整的随机网络编码方案，簇首节点将来自簇成员节点的数据融合后进行编码，再将生成的多个编码包发送到多条路径上传输，每个中间节点将数据重新编码转发，直到汇聚节点可以解码恢复出原始数据；在网络路由机制的设计中立足于ECBUC协议，保留原有的非均匀分簇方法，并将单路径路由发展为多路径路由，增加数据的编码机会，同时均衡各节点的能耗，使数据得到可靠、高效的传输。UCBNC协议利用网络编码在提升网络性能方面的优势与非均匀分簇路由均衡能耗的作用，在均衡网络能耗的同时提高网络的可靠

7、性和网络在数据传输阶段的能量效率。在仿真实验中，将UCBNC协议与ECBUC协议和基于ECBUC协议的多路径路由协议进行对比，通过对成功交付率、标准化冗余度、标准化能量消耗、网络生命周期四个性能指标的比较，验证了UCBNC协议能够提高网络的可靠性，在数据传输的过程中可以更加有效地利用能量，提高网络的能量效率。本文的主要创新点为：(1)在簇的建立过程中，首先在簇首预选阶段引入能量因子，使高能量节点参选的可能性增大；其次通过竞争算法将网络划分为面积不均等的簇，从而改善网络的“热区”问题，均衡网络的能耗。(2)在簇间路由形成阶

8、段提出综合考虑中间节点剩余能量和相对位置的路径影响I因子，以协调簇间通信的代价和网络的能量分布，延长网络的生命周期。(3)将随机网络编码与分簇路由结合，提出完整的随机网络编码方案，使网络编码在路由过程中得以实现，针对分簇型无线传感器网络的结构特点设计了基于部分网络编码的路由机制，实现了数据在节点间可靠、高效地传输，提