无线传感器网络能量有效性成簇路由算法研究

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1、中南大学硕士学位论文摘要摘要无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，具有许多传统网络无法比拟的优点，可广泛应用于军事、医疗、灾难救助等环境中，已经成为现代通信技术中的一个热点研究领域。由于传感器网络中的节点普遍能量受限，因而设计能量有效的传感器网络路由协议受到了学术界和工业界的高度重视。本文首先概述了影响传感器网络路由协议设计的因素，指出了传感器网络路由协议的评价标准，介绍了几种主流的传感器网络路由协议，并选择典型的低能量自适应聚类路由协议(LEACH)进行深入分析，着重描述了实现LEACH协议的关键算法，分析该协议存在的优势与不足，并给出一些修改建议。同时

2、在网络仿真软件OPNET下搭建了一个具有良好通用性和可扩展性的LEACH协议仿真平台。基于对LEACH协议的研究，本文提出了一种新的成簇路由算法——半径自适应成簇多跳路由算法(RAC瑚)。它将半径自适应成簇技术与多跳通信方式相结合，节点根据本地信息独立地决定成为簇头节点或成员节点，簇类覆盖的区域限制在一定半径范围内，所有簇头节点根据权重消息组织成一棵路由树，采用多跳通信方式向基站传输数据。仿真结果表明：1)RACMH算法最终形成的簇头数目与初始簇头数目无关；2)随着簇半径R的增大，RACMH算法最终形成的簇头数目减少；3)与LEACH算法比较，RACMH的FND、

3、HND和LND分别提高43．8％、100．5％和70．4％，这表明RACMH算法比LEACH更能够减少能量消耗，延长网络生命周期，均衡网络负载；4)当基站距离增加时，RACMH的网络生命周期比LEACH的变化慢，这表明RACMH更适合大规模网络；5)当网络面积增大时，RACMH算法的性能开始退化，但总体性能仍优于LEACH算法。关键词无线传感器网络，网络仿真，自适应成簇，簇头，路由树，网络生命周期中南人学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTMotivatedbytheadvancementinsensor,embeddedcomputing，network

4、ingandwirelesscommunicationtechnologies，wirelesssensornetworks(WS№isnowregardedasapromisingtechnologyforpervasiveinformationacquiringandprocessing．SinceWSNcouldbedeployedindiverseapplications，suchasmilitaryaffairs，medicalcare，emergencies，andSOon，itbecomesaboostingresearchtopicinmodemw

5、irelessnetworkingtechnology．Duetothelimitedpowersupplycharacteristicsofindividualsensornode，itisextensivelydesirabletofindoutwaystomaximizethelifetimeofWSN．Consequently,energy—efficientroutingprotocolhasbecomeahotspotinbothacademicresearchandindustrialpractices．Thispaperfirstlysummari

6、zesthefactorswhichdominatetheenergy-consumptioncharacteristicsofroutingprotocolforWSN．Somecriteriaarethenpresentedtoevaluatetheperformanceofagivenroutingprotoc01．Secondly,afterintroducingseveralmainstreamroutingprotocols，theLow-energyAdaptiveClusteringHierarchy(LEACH)willbeaddressedto

7、elucidateitsadvantagesanddisadvantages．SomeproposalsarealsodiscussedtoimprovetheLEACHroutingprotoc01．AtthesametimeauniversalandscalableLEACHprotocol’SsimulationplatformisestablishedusingOPNET．BasedonthestudyofLEACH，inthispaper'weproposeanewclusteringroutingalgorithm--RadiusAdaptiveClu

8、steri