基于层次结构的WSN能量均衡有效路由协议的研究

摘要

无线传感器网络是由分布在特定区域的大量具有传感能力,计算能力和通信能力的微型传感器组成的基于应用的无线网络,在军事侦察,环境、路况监测,商务、科学研究等领域有着广泛的应用前景。由于传感器节点能量有限,如何能够有效的平衡和节省节点能耗,是目前无线传感器网络研究的关键问题之一。
　　路由协议是任何类型的计算机网络所必备的关键技术之一,其性能直接影响和决定了这个无线传感器网络的性能和生存时间。由于层次型拓扑结构的网络具有很多的优点,例如,能够对传感器节点进行有效的管理,减少节点的发射功率;由一定数量的中继节点担当数据融合的任务,减少感知数据的传输量;分布式算法适合应用在层次型的拓扑结构中,这样就更加符合无线传感器网络大规模的发展方向,所以基于此结构的路由协议是目前最适合无线传感器网络自身的特点的。
　　本文先对路由协议以及层次结构的无线传感器网络的拓扑结构进行了分类,然后对几种经典的路由协议进行了深入的分析和研究,在这个基础上,针对减少无线传感器网络分簇路由协议中簇内的平均能耗,并解决汇聚点附近簇头的能耗不均的问题,提出了一种新的BEERA路由协议。该协议利用最优竞争半径使候选簇头参与竞选,得出最终簇头,然后建立最小跳数场的簇间转发路径,在普通节点入簇时,通过计算代价,综合考虑了离簇头的距离、簇头的子节点个数与剩余能量。通过仿真实验,表明BEERA能显著的延长网络的稳定周期。
　　本文还针对传统分簇算法中采用单簇头的局限性,提出了一个全新的概念—簇头团。在竞争机制的模型下,使一定数量的候选簇头结合成团,团内簇头共享信息,并就团内路由提供了优化算法,提高了整个网络的数据融合度,减少了簇头节点的能量损耗,延长网络的寿命,然后又深入探讨了该算法在无线传感器网络的数据融合、安全性、拓展性的研究中所带来的优势。

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第一章 绪论

1.1无线传感器网络概述

1.2无线传感器网络研究背景

1.3层次结构的路由协议研究意义与国内外研究现状

1.4本文研究内容及组织结构

1.5本章小结

第二章 层次型路由协议的研究

2.1无线传感器网络路由协议的特点和设计要求

2.2无线传感器网络路由协议的分类

2.3层次型路由协议网络拓扑结构分类

2.4无线传感器网络典型层次型路由协议

2.5 几种层次型路由协议的性能比较

2.6本章小结

第三章 一种基于能耗均衡的分簇路由算法研究

3.1引言

3.2相关工作

3.3 BEERA路由算法

3.4实验仿真

3.5总结与探讨

第四章基于簇头团的路由算法研究

4.1引言

4.2 CCHT算法研究基础

4.3 CCHT 算法

4.4实验仿真

4.5结论和探讨

4.6本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

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