基于分区域的无线传感网非均匀分簇路由加权算法

摘要

作为多学科交叉的新兴研究领域,无线传感器网络是传统传感器的一项重大发展。在无线传感器网络中,大量廉价的传感器节点被部署在监测区域内,实时地监测和采集区域内各种数据,并将这些数据发送给汇聚节点。因为具有可靠性高、精确性高、经济性、易布置性等特点,无线传感器网络在相应的应用领域中产生了深度的感知变革。无线传感器网络中的节点通常采用能量有限的电子电池供电且不能随便地充电或更换电池,所以如何降低和平衡节点间的能耗一直都是该领域的研究热点。随着网络中节点个数的增加,网络的路由开销也会快速增加,因此为这些节点建立合理的路由算法显得格外重要。在路由协议中,基于簇的路由协议可以有效地节省和均衡节点之间的能量消耗,所以将分簇路由协议作为本论文的主要研究对象。
　　针对传统分簇路由算法的不足,提出自己的路由算法——基于分区域的无线传感网非均匀分簇路由加权算法(non-uniform region based clustering routing weighting algorithm for WSN,NRBCW)。本算法主要从三个方面进行了改进:一方面提出一种新的网络模型,将不均匀分布的网络利用等距的同心圆环和等角度的扇形划分成很多区域,根据各区域的节点数来确定各区域的最优簇头数;一方面在簇头的选取上,引入了节点的剩余能量和竞争半径两个参数,使每轮的簇头节点更加合理且分布均匀;另一方面在中继簇头选取上,不仅考虑簇头间的距离和簇头的剩余能量,同时考虑簇头已有转发负载,通过一权值,选择最优中继簇头。
　　最后利用MATLAB仿真工具,将NRBCW算法和经典路由协议LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)算法进行了对比分析。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 本文的研究内容和结构安排

第二章 无线传感网络概述

2.1 无线传感器网络介绍

2.2 无线传感器网络路由协议

2.3 本章小结

第三章 LEACH路由算法及其改进算法

3.1 LEACH路由算法

3.2 基于LEACH的改进算法研究

3.3 分簇路由算法的设计思路

3.4 本章小结

第四章 基于分区域的无线传感网非均匀分簇路由加权算法

4.1 NRBCW算法的基本思路

4.2 NRBCW算法的网络模型

4.3 NRBCW算法描述

4.4 NRBCW算法的执行过程

4.5 本章小结

第五章 NRBCW算法仿真及结果分析

5.1 仿真实验设置

5.2 仿真结果及分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 对未来工作的展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果