WSN中基于地理位置的均匀分簇树形路由协议的研究

摘要

无线传感器网络是由部署在检测区域内的大量微型传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统。由于电池能量有限且更换较困难，所以在无线传感器网络设计中节能是重点考虑的因素之一。无线传感器网络的应用大都有实时性的要求，所以尽量减小通信时延也是网络设计中的一大任务。
　　 LEACH协议是以循环的方式随机选取簇首节点，从而将网络中的能量负载平均分配到每个节点上，延长了网络的生存时间。但LEACH协议在选择簇头时没有考虑剩余能量，使得剩余能量较低的节点能量消耗过快而先死亡，从而导致整个网络的生命周期缩短。
　　 在PEGASIS协议中，网络中所有的节点形成一条链。所有节点只需与它距离最近的节点进行通信，各个节点轮流的充当链首，最后链首将收集到的信息发送给汇聚节点。如果形成的链过长，数据传输时延将会增长，不适合实时应用。
　　 本文提出了一种基于地理位置的均匀分簇树形路由协议（TRPLUCS），此协议中的均匀分簇算法使各个簇内的节点数量相差不大，整个网络的生命周期和通信时延与LEACH协议相比都会有改善。每个簇内的节点采用prim算法形成最小生成树，大大减少了通信距离从而减少了能量消耗。所有簇头节点又形成一棵较优生成树，此成树算法不仅考虑了簇头与簇头、簇头与基站的距离还考虑了簇头的剩余能量，减少了通信距离以及与基站的通信次数。
　　 在MATLAB平台下对TRPLUCS进行了模拟。实验结果证明此路由协议在能量×时延方面有优势。

目录

文摘

英文文摘

第1章 无线传感器网络概述

1.1 无线传感器网络介绍

1.1.1 无线传感器网络的概念

1.1.2 无线传感器网络的特征

1.1.3 无线传感器网络的应用

1.2 无线传感器网络的体系结构

1.2.1 无线传感器网络的系统架构

1.2.2 传感器节点的结构

1.3 无线传感器网络的数据融合技术

1.4 无线传感器网络的关键技术

1.5 无线传感器网络所面临的挑战

1.6 本文研究意义和研究内容

1.7 本文章节安排

第2章 网络协议

2.1 无线传感器网络路由协议分类

2.2 几种典型的路由协议的介绍

2.3 路由协议比较

2.4 无线传感器网络的可靠性传输

2.5 本章小结

第3章 TRPLUCS协议中基于地理位置的均匀分簇

3.1 TRPLUCS协议中基于地理位置的均匀分簇思想提出的背景

3.2 系统模型

3.2.1 网络模型

3.2.2 能量模型

3.3 TRPLUCS协议中基于地理位置的均匀分簇思想

3.4 本章小结

第4章 树形路由算法

4.1 簇内通信

4.1.1 prim算法思想

4.1.2 最小生成树实验效果图

4.2 簇间通信

4.2.1 较优生成树算法思想

4.2.2 较优生成树实验效果图

第5章 仿真与性能分析

5.1 通信时延

5.2 网络的能量效率分析

5.3 网络生存时间

5.4 能量×时延

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢