無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效性成簇路由算法研究

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1、中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù),具有許多傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法比擬的優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、災(zāi)難救助等環(huán)境中,已經(jīng)成為現(xiàn)代通信技術(shù)中的一個熱點研究領(lǐng)域。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點普遍能量受限,因而設(shè)計能量有效的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。本文首先概述了影響傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計的因素,指出了傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的評價標(biāo)準(zhǔn),介紹了幾種主流的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議,并選擇典型的低能量自適應(yīng)聚類路由協(xié)議(LEACH)進(jìn)行深入分析,著重描述了實現(xiàn)LEACH協(xié)議的關(guān)鍵算法,分析該協(xié)議存在的優(yōu)勢與不足,并給出一些修改建議。同時

2、在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件OPNET下搭建了一個具有良好通用性和可擴(kuò)展性的LEACH協(xié)議仿真平臺?;趯EACH協(xié)議的研究,本文提出了一種新的成簇路由算法——半徑自適應(yīng)成簇多跳路由算法(RAC瑚)。它將半徑自適應(yīng)成簇技術(shù)與多跳通信方式相結(jié)合,節(jié)點根據(jù)本地信息獨立地決定成為簇頭節(jié)點或成員節(jié)點,簇類覆蓋的區(qū)域限制在一定半徑范圍內(nèi),所有簇頭節(jié)點根據(jù)權(quán)重消息組織成一棵路由樹,采用多跳通信方式向基站傳輸數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果表明:1)RACMH算法最終形成的簇頭數(shù)目與初始簇頭數(shù)目無關(guān);2)隨著簇半徑R的增大,RACMH算法最終形成的簇頭數(shù)目減少;3)與LEACH算法比較,RACMH的FND、

3、HND和LND分別提高43.8%、100.5%和70.4%,這表明RACMH算法比LEACH更能夠減少能量消耗,延長網(wǎng)絡(luò)生命周期,均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載;4)當(dāng)基站距離增加時,RACMH的網(wǎng)絡(luò)生命周期比LEACH的變化慢,這表明RACMH更適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò);5)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)面積增大時,RACMH算法的性能開始退化,但總體性能仍優(yōu)于LEACH算法。關(guān)鍵詞無線傳感器網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)仿真,自適應(yīng)成簇,簇頭,路由樹,網(wǎng)絡(luò)生命周期中南人學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTABSTRACTMotivatedbytheadvancementinsensor,embeddedcomputing,network

4、ingandwirelesscommunicationtechnologies,wirelesssensornetworks(WS№isnowregardedasapromisingtechnologyforpervasiveinformationacquiringandprocessing.SinceWSNcouldbedeployedindiverseapplications,suchasmilitaryaffairs,medicalcare,emergencies,andSOon,itbecomesaboostingresearchtopicinmodemw

5、irelessnetworkingtechnology.Duetothelimitedpowersupplycharacteristicsofindividualsensornode,itisextensivelydesirabletofindoutwaystomaximizethelifetimeofWSN.Consequently,energy—efficientroutingprotocolhasbecomeahotspotinbothacademicresearchandindustrialpractices.Thispaperfirstlysummari

6、zesthefactorswhichdominatetheenergy-consumptioncharacteristicsofroutingprotocolforWSN.Somecriteriaarethenpresentedtoevaluatetheperformanceofagivenroutingprotoc01.Secondly,afterintroducingseveralmainstreamroutingprotocols,theLow-energyAdaptiveClusteringHierarchy(LEACH)willbeaddressedto

7、elucidateitsadvantagesanddisadvantages.SomeproposalsarealsodiscussedtoimprovetheLEACHroutingprotoc01.AtthesametimeauniversalandscalableLEACHprotocol’SsimulationplatformisestablishedusingOPNET.BasedonthestudyofLEACH,inthispaper'weproposeanewclusteringroutingalgorithm--RadiusAdaptiveClu

8、steri

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