基于能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究

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1、分類號______________________________密級______________________________ＵＤＣ______________________________編號______________________________碩士學(xué)位論文基于能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究學(xué)位申請人：程園學(xué)科專業(yè)：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：姜楠副教授答辯日期：獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝

2、的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫的研究成果，也不包含為獲得華東交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人簽名_______________日期____________關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解華東交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定，本論

3、文無保密內(nèi)容。本人簽名____________導(dǎo)師簽名__________日期___________摘要基于能量感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究摘要近兩年，隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，人類社會和自然的生存方式發(fā)生了顛覆性變化，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)得到了前所未有的關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks,WSNs）技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。當(dāng)前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正朝著節(jié)點體積小、能耗低和多性能的方向發(fā)展，并且需要能夠部署在復(fù)雜的地理和空間環(huán)境

4、中，與此同時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)依然存在著一些關(guān)鍵問題需要優(yōu)化和解決。本文從實際應(yīng)用背景出發(fā)，在能量受限的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域中，如何提高網(wǎng)絡(luò)的生命周期，設(shè)計有效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂萍奥酚蓞f(xié)議具有舉足輕重的地位。本文通過深入研究WSNs路由算法的相關(guān)理論，從能量的角度出發(fā)來確定路由協(xié)議的優(yōu)化方法，結(jié)合生物細(xì)胞演化模型，嘗試設(shè)計新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茀f(xié)議和組網(wǎng)算法，以解決網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗和路徑規(guī)劃問題。本文研究內(nèi)容及貢獻(xiàn)主要包括以下幾個方面：1、深入研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和路由算法本文系統(tǒng)分析了無線傳感器

5、網(wǎng)絡(luò)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向；從對WSNs體系架構(gòu)、關(guān)鍵研究技術(shù)、性能度量標(biāo)準(zhǔn)等多個角度進(jìn)行了深入的探討，指出了當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的優(yōu)勢以及所面臨的挑戰(zhàn)，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法分別從通信距離、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信能耗損失等多個角度進(jìn)行了探索，并且對當(dāng)前分簇算法的缺陷和不足進(jìn)行了歸納，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究提供了理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。2、提出了一種基于能量感知的分簇優(yōu)化算法針對傳統(tǒng)的分簇算法在簇頭劃分上的局限性，本文分析了傳統(tǒng)的分簇算法中所存在的缺陷，引入能量等參考因素，基于當(dāng)前節(jié)點能量和

6、總能量的比值關(guān)系，改進(jìn)了傳統(tǒng)方法中簇頭選舉時的閾值定義方式；通過改進(jìn)簇頭的選舉方式，確定網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)簇頭數(shù)，從而達(dá)到了均衡節(jié)點能耗、提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能量利用率和延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。3、提出了一種基于SlimeMold模型的生物啟發(fā)式分簇優(yōu)化算法本文結(jié)合移動節(jié)點在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，基于生物細(xì)胞SlimeMold的覓食行為，結(jié)合SlimeMold的生物特性可以形成的有效的動態(tài)管道網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了一種基于SlimeMold模型的生物啟發(fā)式分簇優(yōu)化算法，將簇頭作為細(xì)菌的食I摘要物源，移動節(jié)點的移動路徑作為管道，

7、構(gòu)建了新型的SlimeMold網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂颇Ｐ停辉撍惴捎行纬蓜討B(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并可改善網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境的抗干擾能力和自適應(yīng)能力。實驗結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)的生命周期提高了約12%，數(shù)據(jù)傳輸效率顯著改善，并均衡剩余節(jié)點的能量消耗；因此，該算法不僅能夠提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性還可以大大降低網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，提升網(wǎng)絡(luò)的整體性能。關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)絡(luò)，分簇算法，SlimeMold，能量消耗，動態(tài)管道網(wǎng)絡(luò)IIAbstractTHERESEARCHONROUTINGALGORITHMOFWIRELESSSENSORNETWORKBASED

8、ONENERGYPERCEPTIONABSTRACTInthepasttwoyears,withtherapiddevelopmentofartificialintelligencetechnology,humansocietyandnaturallivingmethodshaveundergonedisruptivechanges,andtheInternetofThingsindustryhasreceivedunprec