基于层次结构的WSN节能算法的研究

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1、硕士学位论文论文题目基于层次结构的WSN节能算法的研究研究生姓名孙龙指导教师姓名徐汀荣（教授）专业名称计算机应用技术研究方向网络技术与信息安全论文提交日期2014年5月基于层次结构的WSN节能算法的研究摘要基于层次结构的WSN节能算法的研究摘要无线传感器网络作为资源严重受限的网络系统，路由协议的设计对网络生命期等性能指标影响巨大。同时，由于传感器节点大部分能量消耗在数据传输过程中，如果在数据转发之前首先进行融合处理，即可减少网络通信量，降低网络能耗，从而延长网络生命期。本文对基于层次结构的路由技术及数据融合方法做了较为

2、深入的研究。主要研究内容如下：(1)针对WSN中节点耗能不均衡的问题，提出了一种基于链簇式的WSN不均匀分簇路由协议(URCC协议)。该协议以能量变化为度量确定簇首数以及不均匀分簇的大小，同时以邻节点数及剩余能量作为权重选举簇首。然后，采用链式路由,由距离基站较近的m个簇首分别成链并构成一条高级链，将稳定阶段分为m个阶段，采用簇首轮询机制依次从m个簇首中随机选取一个簇首作为链头与基站通信，降低簇重建的频率。有效均衡了簇内节点间及簇首之间的能量消耗，延长了网络的生存周期。(2)针对数据传输过程中存在误差及冗余数据而导致过

3、多能量浪费的问题，提出了一种基于k均值聚类和主成分分析的数据融合方法。该方法中，簇首节点首先利用k均值聚类对簇内节点采集的数据进行一致性检查，分离出误差数据。然后，利用主成分分析法PCA中的数据降维技术对剩余数据进行融合处理，从而减少网络通信量，降低网络能耗，延长网络的生命周期。(3)使用OMNeT++仿真平台对URCC协议进行模拟仿真，并与已有的路由协议进行比较分析，验证本文协议的优越性。同时利用实例对本文提出的数据融合方法进行实验，通过分析比较证实其既有效提高了数据的融合精度，又具有较强的抗干扰能力，减少了网内信息

4、传输量。关键词：链簇式路由，不均匀分簇，数据融合，k均值聚类，主成分分析作者：孙龙指导老师：徐汀荣(教授)IAbstractResearchofEnergy-SavingAlgorithmBasedonHierarchicalforWirelessSensorNetworksResearchofEnergy-SavingAlgorithmBasedonHierarchicalforWirelessSensorNetworksAbstractAsaseriousenergy-constrainednetworksyste

5、m,thedesignofroutingprotocolforwirelesssensornetworkshasagreatinfluenceonthelifetime,latencyandotherperformanceindicatorsofthenetwork.Atthesametime,mostoftheenergyisconsumedduringdatatransferperiod.Ifdatacanbefusedbeforeforwarding,networktrafficwillbereduced,and

6、theoverallenergyconsumptionofthenetworkwillbecutdown.Therefore,thenetworklifetimewillbeextended.Thispaperfocusesonroutingprotocolanddataaggregationwhicharebasedonhierarchicaltopology.Themainresearchachievementsareasfollows:(i)Consideringtheenergyconsumptionunbal

7、ancedprobleminWSN,anunevenclusteringroutingprotocolbasedonchain-cluster(URCC)isproposed.Inthisalgorithm,energyisusedasameasuretodeterminethenumberofclusterheadsandthesizeoftheunevenclustering,andthenumberofneighbornodesandtheresidualenergyareusedasweighttoselect

8、clusterhead.Theroutinguseschain-routingwhichthegreedyalgorithmisusedformlead-clusterheadsnearesttoSinktomakeachainseparatelyandthentheymakeachainthemselves.Thenstabil