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1、密級：公開中圖分類號：TP393碩士學(xué)位論文WSN中一種改進(jìn)GAF的能量有效路由算法研究研究生：朱澤鵬導(dǎo)師：周新蓮學(xué)科：軟件工程研究方向：無線傳感網(wǎng)絡(luò)2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterResearchofanenergy-efficientroutingalgorithmbasedonimprovedGAFinWSNCandidate：ZhuZepengSupervisorandRank：Prof.ZhouXinlianWSN中一種改進(jìn)GAF的能量有效路由算法研究學(xué)位類型學(xué)術(shù)型學(xué)位作者姓名
2、朱澤鵬作者學(xué)號15010502006學(xué)科（專業(yè)學(xué)位類別)軟件工程研究方向（專業(yè)領(lǐng)域)無線傳感網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)師姓名及職稱周新蓮教授實踐導(dǎo)師姓名及職稱所在學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年5月27日學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者
3、完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。WSN中的傳感器通過無線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無線方式的連接。通過無線通信
4、方式形成一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛地應(yīng)用于國防軍事、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)中。根據(jù)WSN特點，WSN一般能夠部署在環(huán)境比較惡劣的環(huán)境中，完成一般計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無法勝任的應(yīng)用。本文首先對WSN中的經(jīng)典算法（LEACH算法與GAF算法）進(jìn)行剖析，LEACH算法是一種以最小化傳感器網(wǎng)絡(luò)能量損耗為目的分層協(xié)議。該算法通過隨機(jī)選擇簇頭節(jié)點，平攤網(wǎng)絡(luò)中能量損耗，達(dá)到有效地利用能量進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的目標(biāo)。GAF算法是一種利用節(jié)點地理位置進(jìn)行分簇，并對節(jié)點選擇性地進(jìn)行休眠的路由算法。在GAF算法中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通過協(xié)商確定哪個節(jié)點激活、關(guān)閉、睡眠，節(jié)點通
5、過變換角色平衡能量的消耗，利用這種方式，GAF算法延長了網(wǎng)絡(luò)的壽命。但是GAF算法沒有對簇頭節(jié)點作出優(yōu)化，這樣容易導(dǎo)致某塊區(qū)域內(nèi)節(jié)點會提前死去。其次本文闡述了IGAF(一種改進(jìn)后的GAF算法)，IGAF是一種基于距離跟能量綜合進(jìn)行選擇的算法。與LEACH和GAF想法相比，IGAF算法在簇頭間數(shù)據(jù)路由做了一個最優(yōu)路由選擇，通過這種方式，IGAF算法能更加均衡利用網(wǎng)絡(luò)中的能量，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。IGAF算法分為：單元格劃分、簇頭節(jié)點選擇、簇頭間的數(shù)據(jù)傳輸三個階段。單元格劃分就是將整個網(wǎng)絡(luò)劃分成邊長相等的虛擬單元格；簇頭的選舉階段中，節(jié)點會周期性
6、進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、活動以及睡眠三種狀態(tài)轉(zhuǎn)換；簇頭間數(shù)據(jù)的傳輸階段中，傳感器網(wǎng)絡(luò)會從節(jié)點剩余能量以及該節(jié)點與當(dāng)前節(jié)點距離的投影兩個因素中進(jìn)行考慮，選擇出一條最優(yōu)路徑。最后通過MATLAB對這三種算法做了仿真實驗分析，比較了三種算法在每輪循環(huán)中剩余節(jié)點數(shù)目以及剩余能量。通過實驗對比，發(fā)現(xiàn)IGAF算法比LEACH算法以及GAF算法在每輪循環(huán)中存活節(jié)點數(shù)目以及剩余能量都要高。關(guān)鍵字：無線傳感網(wǎng)絡(luò)；能量消耗；分簇；數(shù)據(jù)傳輸iAbstractWirelessSensorNetworks(WSN)isadistributedsensingnetwork.Thes
7、ensorsinWSNcommunicateinawirelessway,sothenetworkisflexible,thelocationofthedevicecanbechangedatanytime,anditcanalsobewiredorwirelesslyconnectedtotheInternet.Amultihopadhocnetworkisformedthroughwirelesscommunication.Atpresent,WSNiswidelyusedindefense,military,environmental
8、monitoringandotherindustries.AccordingtothecharacteristicsofWSN,WSNcangenerallybedeployed
