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基于能量均衡的分簇路由算法的研究

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作者:
王军
导师:
张宏烈
学科专业:
计算机技术专业学位 
文献出处:
齐齐哈尔大学 2015年
关键词:
无线传感器网络论文  分簇路由算法论文  均衡能耗分簇路由算法论文  分层多跳分簇路由算法论文  

摘要:随着无线传感器网络(WSN)的广泛应用,WSN路由算法的研究受到高度重视,如何合理使用节点能量,提高利用率是无线传感器网络研究的关键问题之一,因而设计高效节能且负载均衡的路由算法对WSN的应用具有重要的价值和意义。本文针对分簇路由算法展开了深入研究,分析已有算法存在的主要问题,在此基础上提出两种改进的算法。(1)提出了基于K均值聚类的WSN均衡能耗分簇路由算法。该算法利用K均值聚类方法分簇,使分簇更加均衡,以此均衡消耗能量,为WSN获得较长的寿命奠定基础;在选举簇头时采用统计的方法获得动态的多触头,在分配通信轮数时采用动态队列的TDMA方法。这些方法使WSN的亚状态在全部生命周期所占的比例大大减少,很大程度上保证了网络同步失效,提高了WSN的稳定性和可靠性。(2)提出了分层多跳分簇路由算法。该算法针对均衡能耗分簇路由算法中,由于簇大小一致而存在热点的问题,继承算法中的分簇思想,参考链式多跳机制,根据通信能量消耗的成本对网络进行分层。该算法获得了更好的能量效率,解决网络热点问题,较好的延长了网络生存时间。仿真实验证明,两种改进算法是可行的,明显改进网络负载均衡状况,有效解决网络能量消耗问题。

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 课题国内外的研究现状

1.3 无线传感器网络简述

1.3.1 无线传感器网络的体系结构

1.3.2 无线传感器网络的特点及应用[7]

1.3.3 无线传感器网络研究的技术挑战

1.4 本文结构安排

2 WNS路由协议的相关研究

2.1 无线传感器网络路由协议分类

2.2 无线传感器网络典型路由协议算法分析

2.3 WSN路由协议设计目标

2.4 本章小结

3 基于K均值聚类的均衡能耗分簇算法

3.1 算法模型

3.1.1 推导簇内通信代价最小的区域

3.1.2 簇的形成阶段

3.1.3 簇头集选举

3.1.4 网络的负载分配

3.2 实例分析

3.2.1 节点分布分析

3.2.2 网络生存周期的分析

3.3 本章小结

4“Onion”算法

4.1 算法描述

4.1.1 网络的分层

4.1.2 层内簇头数量的确定

4.1.3 层内簇的形成

4.1.4 算法执行步骤

4.2 仿真分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢