基于簇的无线传感器网络层次路由协议研究

论文摘要

本文主要围绕无线传感器网络基于簇的层次路由算法进行研究。首先,在介绍传感器网络概念、体系结构、通信协议栈、支撑技术的基础上,深入分析了现有的传感器网络路由协议,特别是基于簇的路由协议。其次,基于模糊c-均值分类方法,提出了一种无线传感器网络簇划分策略。它改变了传统的分簇方式,采用一种先进行簇划分后进行簇头选举的拓扑成簇机制。再次,针对现有的一种簇树路由算法SCRP存在的性能和应用瓶颈,给出了改进方案。通过智能的选择采用单簇头还是多簇头,改进算法在不同程度上提高了WSN能量利用率。最后,概括了课题的研究成果,并指出了工作的不足以及下一阶段需要继续研究的内容。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络的概念
• 1.1.2 无线传感器网络的研究进展及应用
• 1.2 无线传感器网络体系结构
• 1.3 无线传感器网络通信协议栈
• 1.4 无线传感器网络关键支撑技术
• 1.5 本文的主要工作和内容安排
• 1.5.1 主要工作与贡献
• 1.5.2 内容安排
• 第二章 无线传感器网络路由协议的研究
• 2.1 传感器网络路由协议的特点
• 2.2 传感器网络路由协议算法的设计要求
• 2.3 无线传感器网络路由协议分类
• 2.3.1 根据路由发现策略分类
• 2.3.2 根据网络逻辑结构分类
• 2.4 无线传感器网络层次路由协议的分析
• 2.4.1 LEACH 协议
• 2.4.2 TEEN 与APTEEN 协议
• 2.4.3 PAGASIS 协议
• 2.4.4 多层聚类协议
• 2.4.5 SCRP 协议
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于FCM 的WSN 路由协议拓扑成簇算法的设计
• 3.1 FCM 聚类算法
• 3.1.1 模糊集基本知识
• 3.1.2 模糊C 均值聚类
• 3.2 网络模型
• 3.3 信道模型
• 3.4 基于模糊均值的簇划分策略
• 3.4.1 相关信息理论
• 3.4.2 聚类数目确定
• 3.4.3 簇结构划分算法
• 3.4.4 成簇消息广播
• 3.4.5 簇头选举
• 3.5 仿真实验及结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于簇树结构的WSN 路由算法研究
• 4.1 智能簇树路由算法
• 4.1.1 单簇头方法分析
• 4.1.2 改进的算法思想
• 4.2 算法实现
• 4.2.1 网络模型
• 4.2.2 主要参数设置
• 4.2.3 核心算法实现过程
• 4.3 性能分析
• 4.3.1 仿真环境
• 4.3.2 仿真结果
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况