无线传感器网络能量高效路由协议研究.pdf

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1、分类号UDC密级——单位代码!Q151无线传感器网络能量高效路由协议研究孙中皋指导教师郑紫微职称学位授予单位教授大连海事大学申请学位级别工学博士学科(专业)通信与信息系统论文完成日期2011年4月答辩日期2011年6月30日错籁链席瓣壅∥、一．协0●Jn^L、’l—，，产，I^●一l～，▲／i。，■＼秽ResearchonEnergy-efficientRoutingProtocolsinWirelessSensorNetworksDissertationSubmittedtoDalianMaritimeUnive

2、rsityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringbySunZhonggao(CommunicationandInformationSystems)DissertationSupervisor：ProfessorZhengZiweiApril2011◆pPV^Z，tk大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博士学位论文：玉绫佳壁墨

3、圆络篚量直兹堕由迹这硒究==。除论文中已经注明引用的内容外，对论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。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以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，

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5、3创新点摘要‘创新点摘要1．针对经典的分簇路由协议LEACH簇头选举随机性造成簇头数目分布不稳定的缺点，提出了一种分布式的两步簇头选举方法。第一步基于LEACH协议选举出足够数量的临时簇头，第二步依据节点的剩余能量和距基站的距离在临时簇头中选举出最优数目的簇头，使网络运行在最优分簇数目下，提高了网络性能。2．提出了一种基于多属性投票的簇头选举策略，节点所投票数为其邻居节点的多属性综合评价值，采用信息熵方法自适应确定属性权重系数。另外，为了减少消息开销，采用定时驱动机制竞选簇头，为此，设计了一个转换函数用于将节点所得

6、票数转换为参与簇头竞争的定时长度。算法综合考虑节点及其邻居节点的多属性信息来选举簇头，有效延长了网络的生命周期。3．提出了一种基于模糊多准则决策的分簇路由算法，将簇头的选取抽象为多准则决策过程。针对决策过程中存在模糊性的问题，将模糊集理论引入簇头选举算法，建立了模糊多准则决策簇头选取模型。该模型考虑了簇头选举的多个准则，采用S-OWA模糊算子将多准则评价进行集结得到综合评价隶属度值。算法避免了投票选举算法中节点相互投票带来的消息开销，具有很好的节能特性和能量均衡特性。4．针对多级能量异构型无线传感器网络的特点，提出

7、了一种模糊低能量节点保护的分簇路由算法。根据网络中节点能量的分布情况，优先选取低能量区域内的高能量节点成为簇头节点，使低能量节点得到保护，有效延长了网络的生命周期。●，}mv竹：j中文摘要摘要无线传感器网络是由大量具有感知、计算和无线通信能力的微型传感器节点组成的智能网络，可以实现对各种环境或监测对象的信息采集并进行远程传输。作为一种新型的信息采集和处理手段，无线传感器网络在国防军事、环境监测、医疗卫生等领域具有广阔的应用前景，已经成为信息科学技术研究中的一个热点领域。由于传感器节点能量受限的特点，必须设计能量高效

8、的路由协议以最大限度地延长网络的生命周期。基于分簇技术的层次路由协议在网络扩展性、高效节能等方面具有明显的优势，成为路由协议的一个重要分支。相对于平面路由协议，分簇路由协议更符合无线传感器网络基于数据的路由需求，也更适用于大规模网络。在系统分析和研究当前无线传感器网络路由协议的基础上，论文主要研究了分簇路由协议中的簇头选举机制和低能耗数据传输技术。具体研究工