无线传感器网络基于融合区域成簇的节能路由算法研究

摘要

随着基于微机电系统的传感器技术、低能耗电子和射频技术的不断进步，低能耗、廉价的无线微型传感器得以大规模应用，相应的无线传感器网络应运而生。无线传感器网络是一种新型的无基础设施的无线网络，能够协作地实现监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络以其独特的优点，在军事和许多民用领域都具有广泛的应用潜力，得到越来越多的关注，对无线传感器的研究已成为目前学术界的研究热点。 本文主要研究无线传感器网络分簇式路由算法的设计。作者对现有的无线传感器网络路由协议进行研究，并跟踪国内外在该领域的研究进展，对已有的几种经典路由算法进行了深入分析，并借鉴其中的优秀思想，设计出一种基于融合区域成簇的能源有效的路由算法。该算法在更加贴近于实际的非理想数据融合的前提假设下，所有节点以冗余程度较大的融合区域为单位进行成簇，其中簇首是由所有融合区域的主测节点中选举出来的，并且每个融合区域内的所有附测节点跟随本融合区域内的主测节点加入到相应的簇中去。在簇问路由进行时，每个簇首根据路由效率来进行选择为其转发的上游节点。 本文着重对基于融合区域的成簇路由算法的设计思路、网络模型、融合区域形成算法、簇组织算法和簇间路由算法以及工作过程，包括主测节点的选取、簇首选举与簇的建立、簇间路由建立以及路由维护等问题进行了分析和论述。在NS-2模拟软件下，使用C++和OTCL语言对本文提出的路由算法进行了具体的模拟实现，并且进行了性能分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2无线传感器网络特征及应用

1.2.1无线传感器网络的特征

1.2.2无线传感器网络的应用

1.3课题提出

1.4研究内容与内容组织

第二章无线传感器网络概述

2.1无线传感器节点结构

2.2无线传感器网络结构

2.3无线传感器网络协议栈结构

2.4无线传感器网络的关键技术

第三章无线传感器网络路由协议分析

3.1无线传感器网络路由协议概述

3.2无线传感器网络路由协议设计考虑关键因素

3.3无线传感器网络典型路由协议介绍与分析

3.3.1基于泛洪的典型路由协议

3.3.2以数据为中心的典型路由协议

3.3.3基于位置的典型路由协议

3.3.4基于流量模型和服务质量要求的典型路由协议

3.3.5基于簇的典型路由协议

3.4本章小结

第四章基于融合区域的成簇路由算法设计

4.1基于融合区域成簇的网络模型及分析

4.1.1模型中的假设

4.1.2数据冗余分析

4.1.3基于融合区域成簇的网络模型

4.2基于融合区域的成簇路由算法

4.2.1融合区域形成算法

4.2.2簇首选举及成簇算法

4.2.3簇间路由算法

4.3基于融合区域的成簇路由过程

4.4本章小结

第五章模拟实验与性能分析

5.1模拟软件概述

5.2性能评价指标

5.3模拟环境

5.3.1模拟环境设置

5.3.2模拟中的能量耗损模型

5.4具体实现

5.4.1程序主要模块

5.4.2非理想数据融合的实现

5.5模拟结果分析

5.6本章小结

第六章结束语

6.1论文工作总结

6.2未来研究展望

参考文献

致谢