分簇无线传感网能量空洞避免策略研究.pdf

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1、学校代码10406分类号TP393.17密级学号080081203118题目分簇无线传感网能量空洞避免策略研究作者尹志军学科、专业计算机应用技术指导教师吴振华申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TP393.17学号：080081203118南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）分簇无线传感网能量空洞避免策略研究硕士研究生：尹志军导师：吴振华副教授申请学位级别：硕士学科、专业：计算机应用技术所在单位：信息工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchofEnergyHoleAvoidanceinCluster-based

2、forWirelessSensorNetworksAThesisSubmittedfortheDegreeofMasteronComputerAppliedTechnologybyYinZhi-JunUndertheSupervisorofProf.WuZhen-HuaCollegeofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作

3、所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。签名：日期：南昌航空大学硕士学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。同时授权中国科学技术信息研究所

4、将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：导师签名：日期：摘要无线传感器网络是当前国际上备受关注的、多学科交叉的热门研究领域，作为一种全新的信息获取、处理和传输技术，无线传感器网络的主要功能是协作的感知、采集和处理网络监测区域的信息，并将信息发送给观察者。随着计算机技术、无线通信、微系统技术和集成电路的不断发展，无线传感器网络的应用越来越广泛。无线传感器网络资源严格受限的特点，使得设计能量高效的路由协议成为无线传感器网络当前面临的主要挑战之一。首先对无线传感器网络的基本概念和几种经典

5、的分簇路由协议作了详细介绍，讨论了各自的优缺点。接着对分簇无线传感器网络中的能量空洞问题进行了较为深入的研究，该问题的主要表现是靠近Sink的节点因为转发大量的数据，过早的耗尽能量，导致网络分割。为了解决能量空洞问题，提出了两种新颖的路由协议，一种是基于优化簇半径的无线传感器网络非均匀分簇路由协议（UnevenClusteringbasedontheOptimalclusterRadius,UCOR），另一种是基于非均匀中继节点选取的能量均衡路由协议（EnergyBalanceRoutinginWSNwithNonuniformRelayNodeSelection

6、,EBR）。UCOR协议的基本策略是采取非均匀成簇机制在网络中生成不等规模的簇，使靠近Sink区域的簇规模小于远离Sink节点的簇规模，从而减少靠近Sink的簇头处理簇内数据的能耗，以便为簇间的转发储备能量。相比其他非均匀分簇路由协议，UCOR协议通过优化的候选簇头竞争半径公式在网络中生成规模大小不等的簇，该公式引入了最优簇半径及相关参数以控制簇的非均匀程度。仿真实验结果表明，与其他的路由协议相比，UCOR协议均衡了节点能耗，避免了能量空洞，显著地延长了网络生命。EBR协议将网络内的节点分为监测节点和中继节点两类，并参考最优簇半径对网络进行合理分层，在所需监测节点

7、数目已知且均匀分布的情况下，通过理论推导得到各层为达到节点能耗均衡所需的中继节点数目，从而得到各层所需的总节点数，并依层均匀部署节点，形成了从内层至外层节点密度依次减少的非均匀节点分布，使Sink区域的节点能承受更多的网络流量。详细的实验结果表明，EBR协议既保持了监测节点均匀分布的优势，又能有效解决能量空洞问题、平衡节点之间的能耗，并显著延长网络生命周期。关键词：无线传感器网络；路由；能量空洞；非均匀分簇；非均匀节点部署IAbstrctAtpresent，WirelessSensorNetworks（WSN）crossedbymanysubjectsisapop

8、ularr