无线传感器网络扑控制与路由优化研究.pdf

摘 要 微电子技术的进步，推动了低功耗多功能传感器技术的快速发展。无线传感 器网络就是由部署在监测区的大量廉价微型传感器节点组成的，通过采取无线通 信的模式采用多跳的方式形成一个自组织的网络系统。它可以用来感知，采集和 处理网络覆盖区域中感知对象的信息。目前，各国研究人员致力于无线传感器网 络的路由协议，QoS，拓扑控制，网络安全等各方面的研究，并取得了一定的 果。 本文重点研究基于层次 构的动态无线传感器网络路由算法。 本文首先介绍了课题背景，阐述了本课题的研究目的及意义。接着介绍了一 些典型的层次型网络路由算法和动态路由算法。然后提出了基于树状 构的无线 传感器网络分簇算法。该算法由Sink 节点发起，泛洪整个网络节点，优先选取能 量高的节点作为簇头节点和中继节点，并在网络中找到叶子节点，由叶子节点向 上选择簇头节点，发起分簇组网信息，最终得到以Sink 节点为根的簇树,并周期 性的轮换簇头，均衡能量消耗，延长网络寿命。该算法在簇头的位置，簇头的分 布，簇头的能量等方面提出了改进。 随后为减小热区现象，提出了基于分簇拓扑 构的移动 Sink 路由算法(简称 CRA)，在CRA 中，Sink 节点以一定的半径绕区域中心圆周运动，基站移动的区域 形成一定范围的圆环作为缓冲区，缓冲区内的节点通过分簇算法形成环绕缓冲区 的骨干节点数据链。数据传送到缓冲区后，在圆环内通 骨干节点多跳到达Sink 节点。证明了缓冲区位置以及缓冲区的大小以达到缓冲区内节点平均负载最小化。 随后提出了改进算法 CRA-1，在算法中加入了密度控制的方法，使得整个网络能 量消耗均衡。 关键词：无线传感器网络 缓冲区 移动Sink 分簇 树状结构 Abstract Multifunctional sensor with low loss is being developed quickly based on the progress of micro-electronics. Wireless Sensor Networks are composed of large quantity of micro-sensors deployed in monitoring fields, which are the multi-hop and self-organizing network systems via wireless communicating. These sensors are used to sense, collect, and process the information transmitted to the observer in monitoring fields.At present, many investigations are studied on routing,QoS, topolopy,network security and so on. This paper will pay attention to the WSN dynamic routing algorithm based on the clustering struct. In this paper,the background,the purpose and the implication of the topics are presented briefly. Then, we propose a cluster algorithm based on the tree structure. The algorithm begin with the Sink node and flooding to the whole net node. The nodes with more energy will have priority to be selected as the cluster head and relay node. Finding the leaf node in the net and finding the cluster head backwards from the leaf node. The group net in