基于粗糙c-均值聚类的wsn能量均衡路由算法研究

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2、本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。加Ｗ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尽我所知，除了文中恃别。的研巧成果，也不包含为获得南京邮电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了谢意。一。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任：Ｍ处！研究生签名：平替静。期？！南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可Ｗ保留并向国家有关部口或机构送交论文的复

3、印件和电子文档；允许论义被逸阅和借阅；可１＾１将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；、复手段保、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质用影缩等制存可科采印印或扫描＾）生理。致。论（包括刊登授权南京邮电大学研巧院办的容相义的公布论文内学位论文在密后适本授权书。涉密解用’：：名：日硏巧生签名期车导师签漱ＭＡ身ResearchonEnergyBalancedRoutingAlgorithmofWSNBasedonRoughC-MeansClusteringThesisSubmittedtoNan

4、jingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByYanJingjingSupervisor:Prof.ZhangTengfeiFebruary2016摘要随着传感器技术、嵌入式开发技术、网络及通讯技术、分布式处理技术的飞速发展与完善，无线传感器网络（WSN）已经广泛应用于环境监测、农业、医疗卫生、军事、物联网等领域。WSN是通过将成千上万、具有通讯能力和计算处理能力的传感器节点随机部署在监控区域，利用这些节点自组织的方式完成相

5、关信息的监测。然而由于节点的能量有限，一般无能量补充，使得研究能量耗散少的、负载均衡的路由算法成为众多学者的研究目标。本文针对传统的层次式路由协议存在节点分布不均匀、节点选择随机性、能量消耗不均衡等问题，研究了基于粗糙C-均值的能量均衡路由算法，并进行了仿真验证，主要研究内容包括：首先，传统的粗糙C-均值聚类算法在处理LEACH算法的节点分簇时，在其迭代更新簇心公式过程中，上下近似集中的节点使用统一的权重值，忽视了簇内节点对象之间的区别，导致某些节点的错误分类，以及簇心偏移所在的簇等问题，提出了基于簇内加权的粗糙C-均值聚类算法（

6、WCRCM算法）。通过计算节点对象偏移簇心的程度，为每个节点对象分别赋予不同的权重值，越是靠近簇心的节点其所在簇的权值越大，表明此对象对所在簇的贡献最重。通过这种方法，动态地为每个节点对象赋予不同的权值，实例计算仿真表明改进的方法改善了算法的性能以及LEACH算法中节点的分簇。然后，根据传统的LEACH算法每轮选择出的簇头节点位置分布极不均匀，偏离簇头节点较远的普通节点在与簇头节点通信时消耗更多的能量，节点电能容易耗尽，失去工作能力，提出将WCRCM算法加入LEACH算法中。首先将整个WSN区域中的传感器节点划分成多个簇，每个簇内

7、的节点数量、位置大致相同，完成网络中簇的构建。然后在每个簇中分别使用LEACH算法，从而保证簇头节点在地理位置上分布均匀。同时，由于LEACH协议选择节点存在任意性且节点以等概率成为簇头节点，缺乏对能量特性的考虑。本文在选择簇头节点时，利用WCRCM算法将节点标志成上节点或下节点，由于下节点必定归属其所在的簇，故选择簇头节点时在下节点集内选择。其次，考虑每轮节点的剩余能量，即每轮中所有节点的能量大于簇内平均值才有机会担任簇头节点，并且按照WSN聚类生成簇的大小，自适应地给每个节点分配成为簇头节点的概率。最后，在研究节点通信时，根据

8、节点的初始能量、传输信息量以及节点的通信半径设置单跳、多跳相结合的方式，节省节点的能量损耗，且从某轮的簇头节点分布、WSN的生命周期、每轮剩余能量以及存活节点的分布情况四个方面进行对比试验，得出本文的改进的算法更有效的提高网络寿命、均衡网络负载。关