基于低能耗策略的无线传感器网络路由算法研究

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1、国内图书分类号：TN915．4国际图书分类号：004．75工学硕士学位论文学校代码：10079密级：公开基于低能耗策略的无线传感器网络路由算法研究硕士研究生：导师：申请学位：学科：专业：所在学院：答辩日期：授予学位单位：卢可孙毅教授工学硕士信息与通信工程通信与信息系统电气与电子工程学院2013年3月华北电力大学ClassifiedIndex：TN915．4U．D．C：0004．75ThesisfortheMasterDegreeResearchonLowEnergyClusterRoutingAlgorithminWirelessSensorNetworksCandid

2、ate：Supervisor：School：DateofDefence：Degree—Conferring-Institution：LUKeProf．SunYiSchoolofElectrical＆ElectronicEngmeenngMarch．2013NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于低能耗策略的无线传感器网络路由算法研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人己发表或撰写

3、过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：专i日期：加哆年弓月I1日作者签名：7豳日期：加哆年乡月11日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《基于低能耗策略的无线传感器网络路由算法研究》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版本，同意学校将学位论文的全部或部分内容编入有关数据

4、库进行检索，允许论文被查阅和借阅，学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“√”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密。作者签名：导师签名：日期：加哆年乡月『1日日期：加哆年弓月lf日华北电力大学硕士学位论文摘要无线传感器网络(WSN)通常由大量传感器节点组成，采用多跳以及自组织通信的方式收集监测区域内的数据。在网络中节点的能量、计算能力以及带宽是十分有限的，且传感器节点多数不能更换电池，能量是无线传感网中宝贵的资

5、源。网络中节点的数据通信过程是无线传感器网络能量消耗的主要部分，路由协议的优劣直接影响到网络的生存时间。因此，如何有效降低节点的能耗，延长网络生命周期，一直是无线传感器网络路由协议研究的重点问题。本文首先分析了无线传感器网络路由协议的发展现状及存在的问题，在此基础上着重分析了LEACH算法的工作原理以及其存在的不足，并针对LEACH算法的缺陷，提出一种基于模糊理论的LEACH改进路由算法FTCA。算法的基本思想是各节点采用不同的成簇概率，使得远离Sink节点的簇规模小，靠近Sink节点的簇规模大，从而均衡网络内节点的能量消耗，延长网络生命周期，提高网络的整体性能。为了进

6、一步节省网络能耗，适应传感网在大区域环境下的应用，本文设计了一种低功耗非均匀分簇多跳路由协议UCMR，对簇头选举、簇头路由进行优化，解决了传统多跳的分簇路由算法存在的“热点”问题，大大延长了网络寿命。在初始化阶段，算法将网络分成若干虚拟环，并计算各环最优簇头数目，从而合理控制了簇的大小；在簇的路由建立阶段，将Sink节点视为一个候选簇头节点，建立由外层到内层的簇头路由树，从而减少全网能量消耗；在建立簇头路由树过程中，算法首先建立了距离适宜度函数，以评价节点位置对簇头路由的影响，在最小化本地节点能耗的同时最大程度减少网络总体能量消耗，然后建立了能量适宜度函数，使得能量较高

7、的节点具有更大概率被选作中继节点，最后对二者进行综合评估得到综合的路由适宜度函数，以函数值大小作为路由适宜程度的量化指标，兼顾了距离和能量两点因素的影响。仿真结果表明，在大区域环境下，UCMR可以显著延长网络的生命周期，均衡节点能量消耗。关键词：无线传感器网络；路由协议；分簇；低能耗华北电力大学硕士学位论文AbstractWirelessSensorNetworks(WSN)usuallyconsistofalargenumberofsensornodeswhichhavelimitedcalculationability,communi