无线传感器网络中分簇优化算法的研究

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1、电子科技大学硕士学位论文无线传感器网络中分簇优化算法的研究姓名：钟韬申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：王晟20070501摘要随着微机电系统的迅速发展，传感器网络作为一种以采集数据的技术手段，无论在军事领域还是民用领域都受到了越来越多关注。无线传感器网络由大量集成有传感、数据处理单元和无线通信模块的微小节点组成，通过自组织方式构成网络，可以将所在周边环境信息通过网络传感及时有效地传输到信息接收端，以提高传感器监测面积和性能，可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。然而，由于传感器节点依靠电池供

2、给能量，而又不易对如此众多的节点更换电池，网络生存期就成为了无线传感器网络的关键性能指标之一。在目前的研究中，分簇算法被认为是进行高效的能量管理，延长网络生存期的最有效的途径之一。本文从分簇算法的角度进行探讨，主要在以下三个方面做出了有益的尝试：第一，论述了传感器网络区别于其它无线网络(如Ad-Hoc)的一些特点，对现有的分簇算法，包括平面路由算法和分簇路由算法进行7分析，综述了它们的优点以及性能上的一些不足，为设计新的分簇路由算法奠定基础。第二，为了延长网络生存期，提高能量的使用效率，本文提出了一种新的分簇路由算法——基于时延的分簇算法。该算法在组簇期间根

3、据节点的剩余能量信息，为其设置不同的簇头通告时延，力求通过尽可能少的控制信息高效地完成组簇的任务；并且，该算法还能保证簇头的均匀分布，使网络尽可能达到负载均衡，并进一步地提高能量的使用效率。第三，在节点密度较大的传感器网络中，传感器节点的监测范围相互重叠会导致大量冗余数据的产生；冗余数据不仅增加了网络的能量消耗，还可能导致无线信道中冲突的频繁发生，更降低了能量使用效率。本文提出了k邻居的休眠算法，通过在尽可能保证原有覆盖率的情况下，合理安排一部分节点进入休眠状态，从而减少冗余数据的产生，延长了网络生存期。本文最后对所做的工作进行了总结，并提出了一些需要进一步

4、研究的问题。关键词：传感器网络，网络生存期，分簇算法，休眠算法AbstractDuetorecentadvancesinmicro-electro-mechanicalsystems(MEMS)，wirelesssensornetworks(WSNs)．whicharemostlyusedtocollectdata,havereceivedalotofattentionsbothinmilitaryandcivilfields．Generally,suchsystemsconsistofmasstinynodeswithsensing,dataprocess

5、ingandwirelesscommunicationmodulesonthem．Thesenodescollaboratewitheachothersinaself-organizedway,tosendthesensedinformationinthevicinitybacktothesinknodethroughthenetworkeffectively．Sincethiskindofsystemisabletocoverlargesensingfieldswhileguaranteeinghighquality,itiswidelyusedinmil

6、itarysensing,security,environmentalmonitoring,trafficsurveillance，medicaltreatment,buildingandstructuresmonitoringandevenanti．terrorism．Howevef，senSOrnodesarcusuallysmalldeviceswithlimitedon-boardenergysupplyanditisimpossibletoreplacethebaReriesforthem，thenetworklifetimebecomeoneof

7、thekeyperformanceindexofWSNs．Sofarclusteringissupposedtobeanefficientwaytoperformenergymanagementandextendthenetworklifetime．InthispaperWebeginwiththeclusteringinWSNsandtrytoenhancetheperformanceofthenetwork：First,weanalyzetheuniquecharacteristicsthatmakewirelesssensornetworksdiffe

8、rentfromothertraditionalwi