无线传感器网络分簇拓扑控制技术的研究

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1、中图分类号婴三里三UDC38硕士学位论文学校代码!Q§33密级坌珏无线传感器网络分簇拓扑控制技术的研究Researchonclusteringtopologycontrol一一一technologyinWSN作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：阳瑞琦电子科学与技术无线传感器网络物理与电子学院李长庚教授论文答辩日期三堕噬23答辩委员会主席j尘立蜱中南大学二。一三年五月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，

2、也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：至旦煎鱼日期：型L年尘月卫曰学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。中南大学学位论文摘要无线传感器网络分簇拓扑控制技术的研

3、究摘要：为了减少能量受限的无线传感器网络节点能耗、均衡网络负载、延长网络生存时间，本文在分析现有几种主要分簇拓扑控制算法的基础上，论述优化算法、提升网络性能所要考虑的因素，并设计两种分簇算法：基于能量优先的无线传感器网络多跳分簇算法(MCEO)和基于权值模型的无线传感器网络多跳分簇算法(MCWM)。基于能量优先的无线传感器网络多跳分簇算法根据节点自身能量、累计当选簇头次数和当前轮数自适应快速选举簇头；成簇阶段各节点计算考虑节点能量以及节点距离的成簇权值，加入权值最高的簇；根据簇头能量、至下-10h最小距离和最小跳数来计算路径权值，进而生成最优簇头多跳通信路径。基

4、于权值模型的无线传感器网络多跳分簇算法在通信半径内根据节点能量、至邻居节点距离之和、节点度计算簇头权值，权值最大者当选簇头；成簇阶段根据节点能量以及距离计算入簇权值，节点加入权值最高对应的簇；基于簇头能量、最小跳数及距离形成最优簇头通信路径，同时优化通信半径、网络重组周期和簇头权值参数。仿真实验结果表明：MCEO和MCWM算法在节点死亡数、网络生命周期、能量消耗情况、远距离通信、分簇情况的性能要优于LEACH、HEED、EOUCP算法；MCWM算法进一步优化MCEO的簇头选举机制，节点能耗得到进一步降低；通过仿真实验得到MCWM算法的重组周期、通信半径和簇头权值

5、因素的最优取值；将MCWM算法扩展到三层拓扑结构中，网络节能性相较于二层结构有进一步提高。本文提出的MCEO和MCWM算法能更有效延长网络生存周期、降低节点能耗和均衡负载，与基站远距离通信的适应性更强，适合于节点数量多、数据传输距离远的无线传感器网络场景。关键词：无线传感器网络；拓扑控制；分簇算法；能量优先；权值模型分类号：TP393中南大学学位论文ABSTRACTResearchonclusteringtopologycontroltechnologyinWSNAbstract：Clusteringtopologycontrolcaneffectivelyre

6、duceenergyconsumption．balanceloadandprolonglifetimeofthenetwork．Thekeyfactorstooptimizethetopologycontrolalgorithmandimproveperformanceofthenetworkarediscussed．Onthebasisofadvantagesanddisadvantagesanalysisofexistedclusteringalgorithms，twonewclusteringalgorithmsareproposed．，nefirstal

7、gorithmisnamedMCEO(Multi—hopClusteringalgorithmbasedonEnergyOptimization)andthesecondoneiSnamedMCWM(Multi—hopClusteringalgorithmbasedonWeightingModelinWSN)．InMCE0．clusterheadsarechosenadaptivelyaccordingtonodes’residualenergy，accumulatednumberofselectedclusterheadandcurrentrounds．Awe

8、ightingwhich