基于网格的无线传感器网络分簇算法研究

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1、声明尸明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：堑塑垦车日期：丝f垒：笸：!关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目

2、的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：蕴监垄日期：趁廛：笸：2导师签名：釜盆太原理工大学硕士研究生学位论文基于网格的无线传感器网络分簇算法研究摘要㈣舢咖哪㈣咖删㈣删Y2395681无线传感器网络是一种新兴的集成了多学科研究的多跳自组织网络，可以对检测区域进行实时的监控，并收集待监测地区的数据信息，将其发送给远端的研究人员。研究人员利用无线传感器节点所采集的数据，来对监测的对象进行观察与监测。由于无线传感器网络常常在恶劣或者危险的环境下应用，所以节点的电池不可能被替换，这导致节点的能量受到限制

3、。如何平衡并且降低节点的能量消耗一直都是目前无线传感器网络研究的热点问题之一。平衡并节省能耗最有效的方式是采用适当的路由协议。在路由协议里，最典型的是分簇路由协议，因此本文的主要研究内容是分簇路由协议。本文研究的内容如下：(1)综述了无线传感器网络的研究背景及意义、国内外研究现状、网络的体系结构、关键技术、网络特征以及在各领域内的应用。使人们在一定程度上对无线传感器网络有了直观的认识。(2)简要的概述了经典路由协议的分类，并针对本文研究的重点，对典型的分簇路由协议LEACH、PEGASIS、EEUC、TEEN以及娅ED协议进行了重点分析。对每一种分簇路由算法的

4、原理、实现过程以及存在的问题都进行了较为详细的描述。总的来看，这些算法目前都存在不同程度上的问题，比如，在选择节点的过程中，未能将各个节点的剩余能量考虑进去而导致的簇首能耗的不平衡；均匀的成簇模式和单跳的通信模式，造成的距基站较远的簇首的能量消耗较多等等。太原理工大学硕士研究生学位论文(3)本文在综合了LEACH协议和EEUC协议优缺点的基础上，提出了～种改进的节能分簇算法。新提出的算法主要从三方面进行了改进：首先通过引入虚拟网格的思想，每个网格内只激活剩余能量最多的节点来采集数据，以此来减少数据采集的冗余问题。其次将节点的剩余能量以及最优簇首数引入到算法中，

5、使簇首的选取更为的合理。最后，利用非均匀分簇来平衡簇群在簇内与簇间的功耗。距离基站较近的簇群由于簇间转发功耗较高而设定较小的簇群规模，通过减少簇群内部的能量消耗，补充簇间转发数据的能耗；而距基站较远的簇群在簇间的转发消耗较少，从而可以划分较大的范围来包含更多的节点，增加簇群本身的能量消耗。(4)利用MATLAB工具对UECG算法和经典分簇算法LEACH和EEUC在不同的方面进行分析对比。通过仿真实验，结果表明改进的UECG算法在节能与网络生命周期等方面，优于LEACH协议和EEUC协议，并且能够比较好的平衡网络中各个节点的能量消耗。在密度较高的节点环境中，体现

6、出了更为优越的性能，有效的增加无线传感器网络的生存时间。关键词：无线传感器网络，分簇路由协议，非均匀分簇，节能太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONCLUSTERINGALGORITHMBASEDONGIUDINWIRELESSSENSORNETWORKSABSTRACTWirelessSensorNetwork(WSN)isaneme唱inginte铲atedmultidisciplina叫researchofmulti-hopself-organizingnetwork，whichcandoReal—timemonitoringatdetect

7、ionareaandcollectdatainformationofthedetectionareatothefarsideofresearchers．Researchersusethedatathatc01lectedbythewirelesssensornode，totheobserVationandmonitoringofthemonitoredobject．BecauseofwirelesssensornetworksoRenapplyinharshordangerousenVironment，thebattel’yofthenodecannotber

8、印1aced，this1eadstot