无线传感器网络非均匀环域扇形分簇路由的优化方案

摘要

近些年来，物联网在我国快速发展，无线传感器网络被形象的比喻为物联网的神经末梢，其作为物联网的主要技术之一也得到了迅猛发展。能量问题伴随着无线传感器网络的产生就一直存在。在不影响网络正常工作的条件下，如何最大限度的节约能量，延长网络的工作时间一直是无线传感器网络研究的热点问题。路由协议作为无线传感器网络的支撑技术之一，既要解决数据传输问题，也要考虑能量消耗和实际需求。
　　本文通过分析现有的无线传感器网络路由协议的优缺点，在合理运用已有算法的基础上，对其进行改进。主要工作如下:
　　1.介绍了无线传感器网络的特点和性能评价指标。研究了设计路由协议的关键问题和几种典型的路由协议。
　　2.对最优分簇数算法和旋转簇头轮换机制进行了深入研究，研究这些算法的工作原理，并分析了它们的优缺点。
　　3.采用不均匀分环的方式对现有环域均匀分环算法进行改进，主要包括以下三点:计算出不均匀分环的环间距系数，用以平衡内外层簇头间的能量消耗;引入综合考虑节点剩余能量、节点密度、节点位置的簇头选举方案，平衡簇头节点与普通节点间的能耗;采用旋转簇头轮换机制，平衡网络各区域间能耗。
　　结合以上的研究工作，在MATLAB中对改进的算法进行仿真实验，结果表明改进算法能够有效均衡网络中节点的能耗，延长网络的工作寿命。

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 无线传感器网络简介

1．1．1 无线传感器网络基本概念

1．1．2 无线传感器网络特征

1．1．3 无线传感器网络的核心技术

1．1．4 无线传感器网络性能指标

1．1．5 无线传感器网络的应用

1．2 无线传感器网络的路由协议

1．2．1 路由协议的分类

1．2．2 路由协议设计的关键问题

1．3 主要研究工作

1．4 论文结构

本章小结

2 无线传感器网络分簇路由及研究现状

2．1 分簇路由协议

2．2 研究现状

2．2．1 经典的分簇路由算法

2．2．2 网络分簇结构的研究

2．2．3 簇头选择的研究

2．2．4 其他路由算法的研究

本章小结

3 环域最优分簇算法和旋转簇头轮换机制

3．1 分簇路由的最优簇头数计算

3．1．1 问题描述

3．1．2 算法概述

3．1．3 算法评价

3．2 基于簇异构的环域最优分簇算法

3．2．1 问题描述

3．2．2 算法概述

3．2．3 算法评价

3．3 多轮旋转簇头选举机制

3．3．1 问题描述

3．3．2 传统的簇头轮换机制

3．3．3 多轮旋转簇头选举机制

本章小结

4 环域扇形分簇路由算法

4．1 问题的提出

4．2 改进的基本思想

4．3 具体改进步骤

4．3．1 网络模型

4．3．2 网络不均匀分环间距计算

4．3．3 簇头数量的计算

4．3．4 簇头选举概率

4．3．5 簇头轮换机制

4．3．6 簇间传输方式

4．4 仿真与分析

4．4．1 数据接收速率

4．4．2 能量利用率

4．4．3 存活节点数

4．4．4 簇头能耗比

本章小结

5 结论与展望

参考文献

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