无线传感器网络的多sink部署和路由算法研究

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1、学校代码：10255学号：2131163无线传感器网络的多sink部署和路由算法研究TheResearchonMulti-sinkDeploymentandRoutingAlgorithminWirelessSensorNetworks学院：信息科学与技术学院专业：控制科学与工程姓名：李芳导师：丁永生教授2016年1月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中己明确注明和引用的内容外，

2、本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。－学位论文作者签名：＾＾日期：知／／年２月皆日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅或借阅。本人授权东华大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或妇描等复制手段保

3、存和汇编本学位论文。保密□．，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密回１学位论文作者签名：指导教师签名日期：如／《年２月乂：日日期年月日无线传感器网络的多sink部署和路由算法研究摘要无线传感器网络WSNs(WirelessSensorNetworks)是由大量低成本的、计算能力和通信能力受限的微型传感器组成的多跳自组织网络。它能够对部署传感器节点的区域进行监控，完成信息的感知和数据的传输，这种网络容易部署且自适应性强，在农业生产、环境监控、远程医疗等领域有着广泛的

4、应用。随着技术的发展和应用的需要，部署大规模的无线传感器网络也越来越普遍。在大规模无线传感器网络中，部署在环境中的传感器节点一般是由微型电池供电的，能量有限且在应用过程中不易更换，在网络中部署多个sink节点，能够减少普通传感器节点到sink节点的跳数，减少数据转发过程中的能量消耗，避免某些传感器节点过早死亡，从而延长网络的寿命。无线传感器网络中sink节点部署的个数和位置以及能量高效的路由算法等对网络寿命有着重要的影响。因此，研究多sink无线传感器网络能量高效的路由算法以及多sink节点的部署算

5、法对延长网络的寿命有着重要的意义。另外，在多sink无线传感器网络中，当某个sink节点失效时，研究带容错机制的多sink路由算法也有着重要的意义。本论文的主要工作如下：（1）对多sink无线传感器网络的分簇路由协议进行研究与分析，归纳了多sink分簇路由协议的原理，然后设计了能量均衡的多sinkI分簇路由算法，该算法在簇头选择阶段，综合考虑了节点的剩余能量级和节点到sink的距离等因素选择簇头节点；在簇间通信过程，采用多跳传输的方式，综合考虑了路径传输能量消耗、路径最小剩余能量和节点到sink的跳

6、数等因素，选择节点到多个sink的最优路径。仿真实验表明，该路由算法能够更好地均衡网络能量，延长网络的寿命。（2）对多sink节点的部署策略进行研究，提出一种基于改进粒子群聚类的多sink节点部署策略。该策略首先根据设定的部署的sink节点数目，将整个区域内的传感器节点根据节点间的距离特征划分为K类，使得总的类内离散度最小，然后计算出各类的聚类中心作为各sink节点部署的位置。最后，通过仿真实验对该算法进行了验证与分析。（3）研究多sink无线传感器网络中某个sink节点失效情况下的带容错机制的路由

7、算法。采用多路由数据重传的容错方法，首先利用上文中基于改进粒子群聚类的多sink部署算法将网络划分成多个子网并完成多个sink节点的部署；然后在每个子网区域中，利用粒子群聚类算法，对每个区域内的传感器节点进行聚类，选择离聚类中心较近的并且剩余能量相对较高的节点作为簇头节点；然后在簇间路由过程中，综合考虑路径上的能量消耗、路径上的最小剩余能量和路径上数据包的传输跳数等因素，选择将数据包传输到本子网区域sink的最优路径作为主路由，另外选出到其他sink的最优路径作为备选路由路径。一旦某个sink节点失

8、效，立即启用备选路由路径。仿真实验表明，该算法能够在一个sink节点失效的情况下启用备选路由路径传输数据，从而提高了数据包的接收率。II最后，对全文进行了总结和展望，归纳了主要研究成果与实验结论，并提出了一些值得进一步拓展研究的方向与问题。关键词：多sink无线传感器网络，能量均衡，路由算法，多sink节点部署算法，容错机制IIITHERESEARCHONMULTI-SINKDEPLOYMENTANDROUTINGALGORITHMINWIRELESSSENSORNE