基于拓扑控制的WSN路由协议研究-信息与通信工程专业论文.docx

分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 基于拓扑控制的 WSN 路由协议研究 硕士研究生 ：孙维新 指 导 教 师 ：王 桐 副教授 学 位 级 别 ：工学硕士 学科、专业 ：信息与通信工程 所 在 单 位 ：信息与通信工程学院 论文提交日期 ：2014 年 12 月 02 日 论文答辩日期 ：2015 年 03 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng Researches on Routing Protocol Based on Topology Control in Wireless Sensor Network Candidate: Sun Wei-xin Supervisor: A. Prof. Wang Tong Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Information and Communication Engineering Date of Submission: Dec.2, 2014 Date of Oral Examination: March, 2015 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工程大 学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 无线传 无线传感器网络拓扑控制和路由协议研究 哈尔 哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘 要 无线传感器网络(WSN)是由大量的传感器节点部署而成。组成网络的无线传感器节 点具有数量巨大、价格低廉、能量受限、通过自组织的方式进行通信与信息交换的特点。 由于 WSN 具有的易部署、成本低、适应各种恶劣环境的特点，在实际应用中有着很强 的应用价值和巨大的发展前景。拓扑控制和路由算法一直是 WSN 的主要研究方向。针 对网络节点能量受限的问题，如何设置网络拓扑并建立合适的路由算法，一直是研究的 热点。为此本文在对现有的经典的 WSN 协议进行分析后，针对研究期间发现的种种问 题提出一种新的解决办法。全文主要进行了以下的研究。 本文首先对 WSN 和拓扑控制的基本概念进行介绍和分类比较。然后根据设计方法 的不同，列举了几种具有代表性的基于拓扑控制的路由协议，分别对它们的设计思想进 行分析，并指出各自具备的优势和存在的短板。通过分析可以得出这样的结论：层次型 分簇路由协议无论从拓扑结构的稳定性、网络能量消耗的均衡性，还是从协议的反应速 度、可扩展性方面都比平面路由协议更加具有优势。 通过之前的分析，本文在分簇路由协议中选取了两种具有代表性的协议 HEED 和 EEUC，并对它们及改进算法进行了详细的分析。针对协议中存在的簇的位置不均匀、 簇内成员数量的不均和“热区”问题，提出了一种基于不均匀分层的能量高效路由协议 (Uneven Layered Energy Efficient Routing Protocol, ULEE)。ULEE 协议通过基站端对整个 网络监测区域进行对网络的分层进行预处理，把监测区域分成几个宽度不等的层，通过 假设每层能耗相等，经公式推导得出每层中节点的竞选半径和分层宽度，节点在各个层 中进行分簇。节点通过由高层级到低层级、低层级再到基站的多跳传输，完成整个网络 的拓扑构建。由于 ULEE 采用可跨层分簇的设计，使得簇得到了比较均匀的分布且令簇 内节点数量近似相等；由于采