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1、东华大学硕士学位论文基于能量均衡的WSN分簇多路径路由算法研究专业名称：控制科学与工程作者姓名：陈霞指导教师：丁永生学校代码：10255学号：2131165基于能量均衡的WSN分簇多路径路由算法研究TheCluster-basedMulti-PathRoutingAlgorithmforWSNbasedonEnergyBalance学院：信息科学与技术学院专业：控制科学与工程姓名：陈霞导师：丁永生教授生教授2016年1月-I--II-基于能量均衡的WSN分簇多路径路由算法研究摘要随着传感器技术、电子通讯技术与分布式信息处理技术的
2、发展，低功耗、分布式的无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,WSN）在军事应用、农业生产、医疗监测等领域都有着十分广阔的应用前景。WSN的研究越来越受到国内外研究学者的重视。与传统的计算机网络不同，WSN具有网络无中心设备，传输节点能量受限、计算能力弱的特点。由于WSN传感器节点的部署区域环境复杂，节点安装后更换电池困难，实际应用要求WSN的网络节点能够迅速地自组织形成一个传输可靠、吞吐量大、高效节能的数据分组传输网络。目前改变供能方式（如采用太阳能供电）或降低节点功耗的方案由于受到成本、体积的限制而难以实现，因此研究高效节
3、能的网络路由协议具有十分重要的意义。本文主要在WSN节点随机部署的情况下，从网络拓扑和数据传输两方面开展讨论，研究如何均衡网络能量消耗，提出了一种基于能量均衡的WSN分簇多路径路由算法，取得了一定研究成果，具体研究内容如下：（1）提出了一种基于粒子群优化的WSN分簇路由算法，对经典低功耗自适应聚类层次路由（Low-EnergyAdaptiveClusteringHierarchy,LEACH）进行了改进。根据网络情况确定最佳成簇数目，-III-采用改进的粒子群算法对簇头选举过程进行优化，设计了新的适应度函数，综合考虑了簇头节点的剩余能量、簇头到汇
4、聚节点的距离、簇内节点分布等因素。在簇间数据传输方面，为了避免单跳路由造成部分节点过早死亡，采用基于最小能耗的簇间多跳路由方式进行通信。仿真结果表明，该算法可以有效地均衡网络能量的消耗，延长网络生命周期。（2）考虑实际应用中对网络路由稳定性的要求，本文对单路径路由算法进行拓展，提出了一种基于能量优先的多路径路由选择算法。算法在簇间通信时产生多条可选路由，参照历史数据、路由跳数、能量消耗参数、节点剩余能量对每条路由进行能量优先级评价，使源节点每次从历史路由中选择当前最优路由进行通信。仿真实验表明，该算法既能够保证数据传输的稳定性，同时还能均衡每条路
5、径上的节点能量消耗。（3）将前面两章中的分簇路由和多路径路由的研究成果综合应用到异构WSN中。利用分簇优化算法合理部署超级节点，选择超级节点担任簇头，进行簇间多路径路由通信。同时还针对超级节点失效的情况，提出了相应的容错机制。仿真表明，基于能量均衡的WSN分簇多路径路由算法可以优化异构WSN性能。关键词：WSN，LEACH，分簇优化，粒子群优化算法，多路径路由，路由容错-IV-THECLUSTER-BASEDMULTI-PATHROUTINGALGORITHMFORWSNBASEDONENERGYBALANCEABSTRACTWiththerap
6、iddevelopmentofthecomputertechnology,sensortechnology,communicationtechnology,embeddedsystemtechnology,networktechnology,distributedinformationprocessingtechnology,theresearchonthewirelesssensornetwork(WSN),whichiseasilydistributedandlowpower,isbecomingmoreandmorepopularinwor
7、ld.TheWSNiswidelyusedinvariousfields,includingmilitary,agriculture,medicalmonitoring,environmentalprotectionandotherrelatedfields.Comparedwiththetraditionalcomputernetwork,theWSNisanapplication-orientedanddata-centricnetwork,whichiscomposedofalargenumberofsmall,cheap,lowenerg
8、ysensornodesandlimitedbytheenergyresource,computingability,andstorag
