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硕士学位论文基于最小跳数的无线传感网络分簇路由算法 硕士学位论文 基于最小跳数的无线传感网络分簇路由算法 Clustering Routing Protocol Based on Minimun Hop Routing in Wireless Sensor Network 学 号：完成日期： 2015／04／30 大连理工大学 Dalian University of Technology 万方数据 1删愀639 1删愀639Y2821 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工 作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本 论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学 位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均 已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目： 作者签名： 万方数据 大连理工大学硕士学位论文摘 大连理工大学硕士学位论文 摘 要 无线传感器网络(Wireless SensorNetwork，WSN)是以微机电系统结合嵌入式技术， 由大量多功能传感器节点以自组织形式构成的监测网络。目前，不仅仅在军事和科学研 究中其价值得到体现，其应用方向更是触碰到了生活的方方面面。无线传感器节点具有 成本低廉、功能多样、部署简单等优点，但是它在实际的应用中也体现着一些问题：首 先，传感器节点依靠电池供电且不能通过人工维护更换电池，那么能量耗尽就意味着传 感器节点的死亡，能量问题成为传感网络中最敏感的话题；第二，传感器节点一般部署 于偏远或环境条件恶劣的地区，复杂的环境条件要求网络应具有优良的拓扑结构，以简 单化对网络的管理；第三，传感节点对监测区域的采样中存在大量冗余，冗余数据的传 输不仅消耗网络带宽而且浪费节点能量，所以，应引入数据融合或其他相关策略以提高 网络的性能。为了解决上述问题，设计高效的路由策略以及优化网络拓扑结构日益成为 国内外研究的重点课题。 本文针对路由算法和网络拓扑进行研究，主要贡献有以下两点： 首先，针对传输链路不稳定和延迟问题，通过改进MHR提出了基于剩余能量和拥 塞控制的路由算法CEMHR。对于延迟问题，在传输数据寻找转发路径上，综合能量和 拥塞程度两个因素作为标准：对于链路不稳定可能造成的传输失败问题，该算法引入了 多节点备份的思想，以有限状态机的模式保证数据的可靠传输。仿真实验表明，CEMHR 算法能够有效的提高网络传输效率，均衡的利用网内节点能量，在不同的网络环境下均 能有效的降低传输延迟，提高了网络的生命周期。 其次，本文分析了经典分簇路由算法HEED存在的不足，提出了基于WSN时空特 性与模型优化的分簇路由算法M．HEED(Model．HEED)。在数据采样阶段，以模型预 测技术代替了传统的传感采样，同时为了保证系统的准确性，考虑到了误差范围；在成 簇阶段，由原先的大量成员节点入簇改进为少量的超级节点入簇，很大程度上降低了控 制消息的传递；簇间路由采用CEMHR算法以保证模型和数据的可靠传输；重新分簇机 制不再采用周期性的选举，而是根据实际应用的情况作出判断，以节点剩余能量和是否 存在异常为标准；为提高网络的可靠性，算法提出了由Sink到簇头再到超级节点的两级 链路探测技术。最后，通过仿真实验验证，M．HEED算法较HEED算法能够有效的延长 网络寿命，降低数据冗余，同时提高了网络的传输效率，保证了网络的安全可靠。 关键词：无线传感器网络；最小跳数路由；拥塞控制；分簇路由算法；模型优化 万方数据 基于最小跳数的无线传感网络分簇路由算法Clustering 基于最小跳数的无线传感网络分簇路由算法 Clustering Routing Protocol Based on Minimum Hop Routing in Wireless Sensor Network Abstract Wireless sensor network based on micro-electromechanical system combined with the embedded technology，composed of a large of multifunctional sensor nodes in the monitoring network in the form of self-organization．Wireless sensor node has the advantage of low cost，multiple functions，simple deployment，but it also embodies so