1、的复杂度低，由于不存在特殊功能的节点，网络的鲁棒性也较好。但缺点是路由建立和维护的过程中其开销较大，缺乏对通信资源的优化配置，可扩展性较差，网络规模受到限制。常见的平面型路由协议有等。层次型路由协议层次型路由算法的基本思想是将整个网络划分为若干个区域，每个区域即是个簇。簇内成员节点负责数据感知并将数据发送给该区域的簇头，簇头经过数据融合后根据簇间路由算法将数据传送到汇聚节点，如下图所示，层次型路由协议也称分簇路由协议。网络分层可以是两层的也可以是多层的，在多层次的传感器网络中，簇头又可以形成高级的网络，以此类推，直至最后形成最高级的网络。图分簇型无线传感器网络拓扑结构层次型传感器网络有如下几个优点将通信的很大部分都集中到簇内，由于单个簇的范围较小，降低了因长距离传输造成的能量消耗。簇内成员。

2、硕士研究生学位论文第章绪论第章绪论课题研究背景随着社会的不断发展，科学技术也在飞快的进步，并且不断的改变着我们的生活环境。其中无线通信传感器集成电路等技术的逐渐成熟使得低成本多功能的微型传感器的大量生产成为可能，进而推进了现代无线传感器网络的产生和发展。部署在定范围内的大量传感器节点以感知采集和处理其覆盖范围内特殊对象的点到目的节点的路径，并保证数据分组沿着选择的路径进行传送。无线传感器网络自身的特点使得它既不同于依靠路由器和网关进行路由选择的传统网络又不同于节点能量充足的移动自组织网络，以往的路由协议不能很好的适用于无线传感器网络中。般来说，传统无线传感器网络路由的设计目标是能够建立高效的转发路径，提高网络的容错能力，在满足网络需求的同时尽可能的降低能耗以延长网络的生命周期。总的来说，评。

3、有着多种应用环境，每种应用场景所需传输的数据模式各不相同，在时延能耗可靠性等各方面的要求各不相同，很难有种通用的路由协议可以适用于所有的无线传感器网络应用环境。因此，路由算法的设计般要根据应用类型的自身特点进行设计。无线传感器网络路由分类路由算法的研究具有非常重要的意义。从无线传感器网络出现至今多种路由协议都已经被提出，不同路由协议针对多种不同的应用背景。根据网络的拓扑结构，无线传感器网络路由协议可以分为平面型路由协议和层次型路由协议。平面型路由协议网络中的拓扑结构是平面的，所有节点的地位跟功能都是相同，整个网络通过各个节点之间的相互协作来完成任务，平面型传感器网络中不存在特殊节点，网络流量能够均衡的分万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章无线传感器网络分簇路由研究散到各个节点上，算。

4、的特点能量采集型无线传感器网络及其特点无线传感器网络应用军事方面环境监测方面医疗健康方面家庭方面城市管理方面其他方面应用本章小结第三章无线传感器网络分簇路由研究路由协议综述路由设计指标与要求无线传感器网络路由分类分簇路由协议本章小结第四章基于地理位置的高能效分簇路由算法引言传统下的网络模型能量模型最大单跳传输距离算法描述网络初始化分簇轮簇过程仿真分析本章小结第五章概率式能量均衡的分簇路由算法引言太阳能补给下的系统模型下的网络模型下的通信模型算法描述分簇算法时隙分配万方数据簇间通信节点维护与异常处理仿真与分析能量效率能量均衡网络生命周期本章小结第六章总结与展望总结展望参考文献附录攻读硕士学位期间撰写的论文附录攻读硕士学位期间申请的专利附录攻读硕士学位期间参加的科研项目致谢万方数据南京邮电大学。

5、传感器节点感知到并产生数据，数据在采集和传递过程中都会造成大量的信息和数据冗余。利用数据融合技术，通过定的计算规则来实现传输数据的简化，可以减少不必要的能量消耗，节省能量。可扩展性。般认为网络中节点的数目为几百个，而中节点的数目为上千个，些特殊应用环境下的规模可达数万个节点。同网络节点由于失效加入也会导致网络拓扑的迅速变化。这就要求中的路由算法具有很强的扩展性，能够适应不同的网络规模和多变的网络拓扑。支持。需求是考虑如何对无线传感器网络中的资源进行合理配置以满足各方面需求，提高传输效率的问题。例如对数据传输实时性的要求可能会导致节点传输距离的增加，从而增大网络的能耗，对数据准确性的要求可能会增大网络的传输时延，各方面的要求使得网络必须在能量效率时延等各方面进行均衡。面向应用。无线传感器网络。

6、感知产生的数据传输到簇头，这样方便簇头节点对网络中的数据进行冗余去除，减少网络不必要的数据传输。网络以簇为单位，在大大降低路由管理的复杂性的同时也增强了网络的可扩展性，这特别适用于网络规模般较大的无线传感器网络。同时，层次型路由的成簇过程会消耗部分的能量和时延，簇头由于要进行簇间数据传输以及数据融合等功能导致其能量消耗较快，另外网络中簇结构的维护，包括节点加入和退出簇，都是分簇类层次型无线传感器网络在设计路由算法时需要考虑的问题。常见的层次型路由协议有，等。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章无线传感器网络分簇路由研究分簇路由协议般来说，分簇路由协议可以分为选簇协议簇内通信簇间路由以及簇维护协议四个部分。网络分簇可以是集中式的也可以是分布式的，簇头可以通过自由竞争或者集中分配的方式。

7、个路由算法的性能可以通过以下几个网络指标。网络生命周期。般是指从传感器网络开始运行到网络中第个节点或者网络中定比例数目的节点能量耗尽失去工作能力所经历的时间。网络传输延时。般是指从网络中观察者发出数据请求到其接收到回应的数据所经历的时间。鲁棒性和容错能力。由于传感器网络中节点有可能因能量耗尽或者其他环境硬件方面的问题而失效，部分节点的失效不会对网络的整体任务产生影响。可扩展性。不同应用背景的传感器网络规模不同，这就要求路由设计应该能够满足大量节点的协作使其适用于不同规模的网络环境。基于以上性能指标，在无线传感器网络路由协议的设计时应充分考虑如下几个方面提高网络能量效率。传统无线传感器网络中节点通常都是电池供电，节约能源直是网络设计的个重要目标而能量采集型无线传感器网络中节点虽然可以从外界环。

8、传输阶段的能耗不同导致了整个网络能量消耗不均的问题，若簇首节点直接将数据传输到节点则距离节点较远的节点的能耗远大于节点附近的簇首，而簇首间通过多跳传输的方式传输数据时节点附近的簇首也会因负责整个网络的数据转发而消耗较多的能量。非均匀分簇的方式则是将网络分成不同大小的簇，般簇的大小跟节点到节点的距离有关，网络中簇的大小随节点到汇聚节点的距离的不同而不同，般来说距离节点较远的簇的覆盖范围较大，簇首要承担的簇内的数据量较多，但其需要承担的簇间的数据转发量较少，而距离节点较近的簇则相反，通过对簇内与簇间任务量的调节在定程度万方数据单位代码密级公开硕士学位论文论文题目不同无线传感网络环境下的分簇路由算法研究白永红赵夙通信与信息系统移动通信与无线技术工学硕士学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文。

9、境中获取能量，但由于技术和外界环境的限制，大部分情况下节点工作时的能耗速度大于节点的能量采集速度，此时节省能量提高网络的能耗高效性也是十分必要的。在确保网络要求的万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章无线传感器网络分簇路由研究前提下，尽量减少控制信息的传输，同时通过必要的算法来减少数据传输的能量消耗，可以有效增大网络的生命周期。以数据为中心。无线传感器网络在数据传输过程中更注重的是传感区域所产生的数据而不是产生该数据的节点，此时网络中不需要类似于因特网中终端所需要的全局标识。以数据为中心的在路由协议设计的过程中通常采用基于属性和应用环境的命名方式，此时单个节点的鼓掌不会对网络的运行造成影响，这也提高了网络的鲁棒性。数据融合。传感器网络的覆盖范围大，节点数目众多，单个事件的发生可能被多。

10、的通信开销也较大。而分布式算法般只需要交换相邻节点的信息，这类算法简单高效扩展性强，因此它更适合应用环境规模般较大的无线传感器网络。般来说，在簇首选举过程中需要考虑的因素有节点的剩余能量节点的度节点距离汇聚节点的距离等。簇的形成般是在簇头选举完成之后进行，普通节点接收到簇头节点的广播信息后根据些条件选择簇头节点并加入其中。当然，有些路由算法也可以先进行分簇，然后在每个簇的覆盖范围内选取个节点担任簇首，这种情况般需要知道节点的全局信息，通常出现在集中式分簇算法中。基于网络所成的簇的范围的大小可以将分簇方法分为均匀分簇和非均匀分簇两种。均匀分簇网络中每个簇的面积基本相同，网络中每个簇首自身的数据传输量基本相同在无线传感器网络发展的前期多数协议都以均匀分簇为主。然而基于均匀分簇由于簇首在簇间数据。

11、交日期万方数据万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个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，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档允许论文被查阅和借阅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相致。

12、进行选取，簇内和簇间也可以通过单跳或者多跳的方式进行数据通信，簇的结构可以是单层的也可以是多层的。各种类型的分簇路由各方面的资源分配各不相同，需要根据网络环境对各方面的指标进行综合的权衡。下面是对分簇路由设计的几个关键问题进行的详细讨论。分簇过程分簇过程由两个部分组成，即簇头的选举以及簇的形成。层次型无线传感器网络的簇头选举有集中式和分布式两种集中式算法中中心节点根据网络的全局信息来决定个节点是否成为簇头，典型的集中式算法有，等分布式算法则是节点通过自身的些参数值来决定自己是否当选簇头或者节点之间的信息交换竞争式的选举簇头，例如等。集中式选簇中中心节点通常需要有持续的供电能力，且需要获取网络中节点的全局信息，这就使得集中式算法在扩展性性以及健壮性方面存在定的不足，网络规模较大时集中式算法造。

参考资料：

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