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《山东大学》 2006年
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无线传感器网络中聚类路由协议的研究

姚鹏  
【摘要】:随着微处理器、无线通信技术和微机电系统的发展,产生了无线传感器网络这一新的信息获取和处理模式。多个传感器节点通过无线通信、自组织方式构成网络,协同工作实时感知、获取和处理信息。无线传感器网络有着广阔的应用前景,如军事领域、环境科学、空间探索和商业应用。 无线传感器网络具有与传统网络不同的特点,其能源的有限性深刻的影响了路由协议的研究。无线传感器网络中的路由协议具有一些新的特征,提出了不同的设计要求。因此,传统的路由协议已经不完全适用于无线传感器网络,必须研究新的能源有效的路由协议。 从网络拓扑的角度,无线传感器网络中的路由协议可以分为平面型路由协议和聚类路由协议。根据一些共同属性,对无线传感器网络中的路由协议进行了分类和对比研究,并且重点研究了无线传感器网络中的聚类路由协议。通过现有的路由协议的分析表明:聚类路由协议是一种能源有效的通信机制。 低功耗自适应聚类层次协议(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)是首先提出的聚类路由协议。概述了LEACH协议的基本思想,利用无线通信模型分析了LEACH协议中一个轮次的通信能量消耗。LEACH协议的通信过程可以划分为轮次,每个轮次包括聚类建立阶段和稳定工作阶段。在聚类建立阶段,LEACH协议使用完全随机的方式产生聚类首领,建立聚类结构;接着在稳定工作阶段,聚类首领收集、处理数据,发送至用户。聚类首领是聚类的控制、通信中心,消耗更多的能量。LEACH协议通过聚类首领的随机产生和周期性更换来实现网络中节点能量消耗的均衡。 LEACH协议中完全随机的聚类首领选举机制,有时产生严重偏离人们期望的聚类结构,存在聚类首领的分布不均衡、没有考虑节点的剩余能量情况和聚类产生比例不合理等问题。聚类的周期性重复建立消耗了更多的能量,增加了系统延时。本文提出了基于LEACH协议的多帧通信机制(Multi-Frame LEACH communication mechanism,MF-LEACH)。MF-LEACH通信机制的基本思想是:基于无线通信模型,分析聚类通信过程中的能量消耗,使用预测策略动态决定数据传输的过程。MF-LEACH通信机制改进了LEACH协议的通信过程,主要表现为:(1)聚类结构建
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP212.9;TN929.5

【参考文献】
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【共引文献】
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