无线传感器网络节能路由算法的研究

【摘要】：无线传感器网络中传感器节点的处理能力、存储能力、通信能力以及节点的能量都十分有限,其中能量是影响传感器节点生命周期的重要因素。因此如何高效地利用能量便成为无线传感器网络研究的重要问题。针对无线传感器网络的结构特点,本文将对平面路由算法和分层路由算法两类进行研究。 平面路由算法适合小规模传感器网络,在无线传感器平面路由算法中,一些学者将蚁群算法应用在传感器节点的路由选择中,取得了不错的效果。但基本的蚁群算法仅考虑路径最短,而没有考虑节点的剩余能量。本文在进行平面路由算法的设计时,提出一种基于蚁群的改进的无线传感器网络路由算法,对概率选择公式进行了改进,在蚂蚁选择下一跳时,加入能量因子。同时对信息素更新公式也进行了改进,将信息素更新公式分为局部信息素更新公式和全局信息素更新公式。仿真结果表明,改进后的蚁群算法能够节省并均衡网络的能量消耗。 分层路由算法适合大规模传感器网络,在无线传感器网络的分层路由算法中,传统的分层路由算法LEACH存在着一些不足,比如簇的分布不均匀,簇头选择具有随机性,簇头直接与汇聚节点单跳通信等。本文在对分层路由算法进行设计时,将传感器网络中的节点划分为多个簇,这些簇在地理位置上呈均匀分布的状态。划分完簇后,从每个簇中根据簇头选择公式选择出簇头,簇头选择公式充分考虑到了节点的能量因素,兼顾成员节点与簇头的通信代价,使剩余能量大且更利于与成员节点通信的节点选为簇头。在进行数据传输时,根据选出的簇头进行簇头间多跳数据传输过程,直到数据到达汇聚节点。仿真结果表明,改进后的分层路由算法能够有效提高传感器网络的生存时间。 【关键词】：无线传感器网络 路由算法 蚁群优化算法 LEACH
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 研究目的和意义10-11
• 1.3 课题的研究现状11-14
• 1.4 论文的主要工作和组织结构14-16
• 第2章 无线传感器网络概述16-22
• 2.1 无线传感器网络体系结构16
• 2.2 传感器节点结构16-17
• 2.3 汇聚节点结构17
• 2.4 无线传感器网络协议栈结构17-20
• 2.5 无线传感器网络特点20
• 2.6 本章小结20-22
• 第3章 无线传感器网络路由协议研究22-32
• 3.1 无线传感器网络路由协议的特点22-23
• 3.2 无线传感器网络路由协议的设计原则23-24
• 3.3 无线传感器网络路由协议的分类24-25
• 3.4 无线传感器网络平面路由协议25-27
• 3.5 无线传感器网络分层路由协议27-29
• 3.6 无线传感器网络路由协议比较29-30
• 3.7 本章小结30-32
• 第4章 基于蚁群优化算法的无线传感器网络平面路由算法32-48
• 4.1 蚁群优化算法简介32-33
• 4.2 蚁群优化算法基本原理33-35
• 4.3 蚁群算法的改进模型35-36
• 4.4 蚁群算法应用于无线传感器网络路由算法的优势36-37
• 4.5 路由算法的假定条件37-38
• 4.6 无线传感器网络通信的能耗模型38-39
• 4.7 改进的蚁群优化算法在无线传感器网络中的应用39-42
• 4.7.1 概率选择公式的改进39-40
• 4.7.2 局部信息素更新公式40
• 4.7.3 目标函数40-41
• 4.7.4 全局信息素更新公式41
• 4.7.5 算法的实现流程41-42
• 4.8 路由维护42-43
• 4.9 仿真结果与分析43-47
• 4.10 本章小结47-48
• 第5章 改进的无线传感器网络分簇路由算法48-58
• 5.1 改进的无线传感器网络分簇路由算法的设计思想48-49
• 5.2 ICRA路由算法的描述49-51
• 5.3 ICRA路由算法的实现51-54
• 5.3.1 初始化51
• 5.3.2 簇头选择51-52
• 5.3.3 簇的建立52
• 5.3.4 簇间路由52-54
• 5.4 仿真结果与分析54-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文66

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