基于权值的无线传感器网络分簇路由改进算法研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目基于权值的无线传感器网络分簇路由改进算法研究学科专业信号与信息处理指导教师吴援明教授作者姓名王斯瑶班学号200620503023分类号TN92密级注1UDC学位论文基于权值的无线传感器网络分簇路由改进算法研究（题名和副题名）王斯瑶（作者姓名）指导教师姓名吴援明教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称信号与信息处理论文提交日期2009.

2、4论文答辩日期2009.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2009年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。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究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留

3、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。本人授权电子科技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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要近年来随着传感器和无线通信技术的发展，无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSNs)技术也迅猛发展，可以把大量低成本的传感器节点分布在广阔的区域来监测感兴趣的环境。由于传感器节点能量有限，网络部署区域环境复杂，所以如何最大化网络生命周期是传感器网络面临的首要挑战。另外，

4、在无线通信中，无线通信模块的能量主要消耗在数据包的发送和接收上。因此，如何设计网络路由机制以满足传感器网络的通信需求是传感器网络中的关键技术。本文对无线传感器网络中能量有效的分簇路由算法进行了探索性研究，对基于权值的分簇路由协议提出了改进算法。本文的研究工作主要包括以下几个方面：1．分析影响WSNs寿命的主要因素。路由机制是影响WSNs寿命的主要因素。直接将数据传给基站的单跳路由机制使离基站较远的节点消耗很多能量。2．对分簇路由应解决的主要问题——能量有效性进行讨论。分簇路由将WSNs分成若干簇，每个簇选举出一个簇头，簇头将收到的数据进行数据融合后再传给基站。

5、因此，在通信中，簇头的能耗率势必比其它节点的快，为了使网络的能耗平均地分摊给网络中的每个节点，簇头的选举算法是关键。3．根据基于权值的分簇路由协议（Weight-basedClusteringProtocol,WBCP）提出了其改进算法(Weight-basedClusteringImprovedAlgorithm,WCIA)。WBCP在选取簇头时只考虑了节点的剩余能量和与邻居节点的平均距离，WCIA在此基础上增加了另外三种因素——节点的邻居节点数、担任过簇头的次数和能耗率，每个因素给设置了一个权系数。另外，WBCP是人为确定权系数的，缺乏合理性，WCIA引入

6、了层次分析法，用数学方法来确定权系数，选出的权系数更真实地反映出了它们对簇头选取影响中所占的比重。本文最后在Matlab上对算法进行了仿真模拟。仿真结果表明，在低吞吐量时，较WBCP、LEACH与LEACH－C，WCIA可使网络寿命分别延长4%、13%和11%，基站收到的数据分别多6.5%、33%和10%；在高吞吐量时，较WBCP、LEACH与LEACH－C，WCIA可使网络寿命分别延长15%、39%和30%，基站收到的数据分别多10%、31%和13%。因此改进算法具有更好的能量有效性。关键词：无线传感器网络，分簇路由算法，权值，簇头，能量有效IAbstrac

7、tABSTRACTWiththedevelopmentofsensorandwirelesscommunicationtechnology,wirelesssensornetworks(WSNs)technologyisdevelopingrapidly,whichmakeslargenumbersofsensornodesspreadinwideareatosensetheenvironmentweareinterested.ThenodesinWSNsarepoweredbyenergy-limitedbattery,andWSNsisusuallydis

8、tributedinterriblea