基于簇结构的无线传感网络能量均衡路由算法研究

摘要

无线传感器网络的问世，使得物理世界与信息世界的逻辑沟通变成了现实，又因其广阔的应用前景，受到了众多研究学者的青睐，成为计算机网络界最为热门的研究内容之一。
　　无线传感器网络是由大量传感器节点自组织网络而成。传感器是无线传感器网络的核心组成部分，但是传感器节点体积较小，依靠电池供能，采用何种路由算法使得网络能耗最小成为无线传感器网络的关键技术。
　　本文针对节点随机分布的无线传感器网络能耗问题，在分析了无线传感器网络结构模型、网络中分簇数目、分簇结构以及网络覆盖与连通性之后，提出了基于分簇结构的两种新的路由算法：一是基于地理位置的网格定位算法改进；二是基于均匀分簇的正三角模型节点轮换路由算法。两种算法都在分簇的前提下，采用不同方式构建网络模型，进行路由计算。基于地理位置的网格定位算法的基本思想是采用地理位置对检测区域进行网格划分，然后构建分簇。分簇完成之后，簇头节点之间形成高一层次的网络，采用单跳或多跳的方式完成向汇聚节点发送感知数据的任务。基于均匀分簇的正三角模型节点轮换路由算法的基本思想是首先计算网络内节点总能耗最小时的分簇数目，再由汇聚节点选择相应数目的剩余能量最大、地理位置最优的节点为簇首，完成均匀分簇。簇内节点采用正三角模型和节点覆盖概率进行工作节点的选择。仿真结果表明，两种路由算法从网络生命周期、稳定性以及网络时延等性能方面相比于前人提出的典型算法有明显优势。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 引言

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 无线传感网络概述

1.3 无线传感网的应用领域

1.4 无线传感网的关键技术

1.5 论文主要研究工作及篇章结构

2 典型无线传感网路由算法分类

2.1 以数据为中心的路由算法

2.2 基于位置信息的路由算法

2.3 层次型路由

3 路由算法设计思想和相关因素分析

3.1 无线传感网络路由协议设计要求

3.2 网络结构对路由协议的性能影响

3.3 簇的数目和结构对路由协议的性能影响

3.4 网络覆盖与连通性对路由协议的性能影响

3.5 典型覆盖控制算法与协议

4 基于地理位置的网格定位路由协议算法改进

4.1 算法的具体应用环境和应用模型介绍

4.2 典型网格定位路由算法分析

4.3 基于网格定位的路由算法改进

4.4 仿真实验

4.5 算法总结

5 基于均匀分簇的正三角模型节点轮换路由算法

5.1 算法的相关定义和数学模型

5.2 算法描述

5.3 仿真实验

6 总结与展望

6.1 主要研究成果

6.2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集