無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究論文

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究姓名：盧春枝申請學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：徐成20080501武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算、通信和傳感器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，已經(jīng)成為當(dāng)前國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、高度集中的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。隨著深入的研究，傳感器網(wǎng)絡(luò)獲得了快速的發(fā)展，應(yīng)用越來越廣泛，針對(duì)性也越來越強(qiáng)，并衍生出多種新型傳感器網(wǎng)絡(luò)體系。在有限能量條件下降低能耗以延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的首要挑戰(zhàn)。針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用的優(yōu)勢，本文對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路

2、由協(xié)議進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)分簇路由協(xié)議具有拓?fù)涔芾矸奖?、能量利用高效等?yōu)點(diǎn)，非常適用于監(jiān)測環(huán)境，成為當(dāng)前路由協(xié)議研究的重點(diǎn)。本文通過對(duì)以LEACH協(xié)議為代表的分簇路由協(xié)議的研究，發(fā)現(xiàn)目前所提出的分簇路由協(xié)議整體性能還有待進(jìn)一步改善。因此本文提出一種基于多層的分簇多跳路由協(xié)議(MCMR)，該協(xié)議綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡、多跳、節(jié)點(diǎn)剩余能量和節(jié)點(diǎn)位置等因素，利用能量無限制的SINK節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測來進(jìn)行逐級(jí)分簇，分簇過程中采用集中式和分布式兩種方法并用，進(jìn)一步節(jié)省能量消耗，適當(dāng)?shù)乜刂苽鬏敯霃剑沟么卦诰W(wǎng)絡(luò)中的分布均勻，達(dá)到均衡負(fù)載的效果。本文的

3、創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1)在選擇第一層簇頭時(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)能量和節(jié)點(diǎn)之間相對(duì)距離兩個(gè)值組合而成的概率來確定簇頭；在當(dāng)前簇的非簇頭節(jié)點(diǎn)中選擇下一層的簇頭，根據(jù)選簇規(guī)則，選擇最佳的簇頭；(2)分簇階段，簇頭需要記錄NextHop，在數(shù)據(jù)傳輸階段，不需要查詢路徑，簇頭直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡溆涗浀腘extHop。本文詳細(xì)介紹了所提出路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過程，對(duì)其性能進(jìn)行分析，并且利用網(wǎng)絡(luò)仿真工具NS2作仿真實(shí)驗(yàn)，從網(wǎng)絡(luò)中存活節(jié)點(diǎn)數(shù)、SINK節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包數(shù)目和平均端到端延遲三個(gè)性能出發(fā)，得出的仿真數(shù)據(jù)表明MCMR協(xié)議的性能比其他兩個(gè)協(xié)議好，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，具有

4、較好的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，分簇，路由協(xié)議，節(jié)能，NS2武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAsaresultofthecombinationoflowpowercomputing，wirelesscommunicationandmicro—sensortechnology,wirelesssensornetworkshavebecomeahotresearchareaofcomputerscienceandtechnology．Duetothegreatpromisingandpotentialinvariousappl

5、ication，moreandmoreresearchersfromindustryfieldareengagedinthisarea,andseveralnovelconceptualsystemsemergeasaresultofitsrapiddevelopment．Primarychallengeinwirelesssensornetworkistoextentnetworklifetimebyreducingtheenergyconsumptionundertheconditionoflimitedenergy．Conside

6、ringtheadvantageofthewirelesssensornetworkapplicationinenvironmentalmonitoring，theroutingprotocolsofwirelesssensornetworkareintroducedinthispaper．Cluster-basedroutingprotocolswhichareconvenientintopologymanagement，energy-efficient，arefoundveryapplicabletomonitoringtheenv

7、ironment，andthereforehavebecometheemphasesoftheresearchinwirelesssensornetworkatpresent．However，theperformanceofthecluster-basedprotocolsneedtobeimprovedaccordingtoresearchonthecluster-basedroutingprotocolsrepresentedbyLEACH．TheraforeaMultiple-level-basedclusteringmultip

8、le—hoproutingprotocol(MCMR)isproposed，whichcomprehensivelyconsideredfactorssuchasload-balancedofnetwork