基于最优簇头数目的无线传感器网络路由算法研究

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无线传感器网络是近年来兴起的全新的研究领域,它综合了无线通信、电子技术以及微型电机等研究方向,该网络由大量随机散布的微小节点自组织而成,节点利用多跳或者直接传输的形式向观察者传递数据信息。无线传感器网络为人们采集信息提供了极大的便利,但是由于无线传感器网络规模较大且普遍应用于无人看守的环境下,能量、通信能力等各种资源有限且不易补充,因此在数据采集、数据传输、服务提供过程中面临着巨大的信息安全挑战。
　　针对无线传感器网络的特点,论文主要研究内容分为传统分簇路由协议的改进和安全路由协议的设计,从簇头选择、多跳传输机制、通信负载均衡性等方面出发寻求优化路由协议的方法,并基于固定分区的条件,提出了可以延长网络安全时间、减小恶意节点危害性的策略与机制,所做工作如下:
　　(1)系统介绍了无线传感器网络的分类,并对典型分簇路由算法的优势和不足进行了简要分析,然后从路由算法的安全要求、研究方向以及所面临的安全威胁等方面,阐释了安全路由算法的重要性。
　　(2)首先分析LEACH(Low energy adaptive clustering hierarchy)分簇路由协议,在基于分簇路由思想基础上,从优化簇头选择的角度出发,提出了一种网络最优簇头数目随网络存活节点数目变化的改进算法。在该算法中,每轮当选为簇头的节点概率不再是一成不变,而是随网络中存活节点的数目变化而变化,以保证每轮选举的簇头数目最优。
　　(3)针对无线传感器网络多跳分簇路由算法稳定传输时间较短,网络拓扑结构易变的缺点,提出一种基于簇结构稳定的分环多跳路由算法-CBSM(Cluster structure stability based Sub-ring algorithm over multi-hop routing)算法。该算法将监测区域划分为许多固定小区,采用基于节点剩余能量和节点位置的代价函数选择簇头,提高了网络拓扑结构的稳定性,有效延长网络中首个死亡节点出现的时间。
　　(4)在 CBSM算法基础上,针对传统路由算法安全性能不足的弱点,提出了一种基于固定分区的安全路由协议,引入邻居节点评测机制和路由信息认证机制,通过邻居节点的监测实现网络中恶意节点的发现和隔离。

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作者
石志远;
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作者单位

杭州电子科技大学;

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授予单位杭州电子科技大学;
学科信号与信息处理
授予学位硕士
导师姓名周建钦;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TN925.93;
关键词
无线传感器网络; 路由算法; 最优簇头数目; 信息采集;

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1. 基于双簇头聚类分簇和数据融合的无线传感器网络路由算法 [J] . 刘壮 ,冯欣 ,王雁龙 . 吉林大学学报（理学版） . 2015,第005期
2. 基于最优簇头数的环形无线传感器网络分簇算法 [J] . 王宏志 ,武莎莎 ,鲁晓帆 . 吉林大学学报（理学版） . 2020,第005期
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5. 基于最优分簇的能量异构无线传感器网络路由协议 [J] . 胡中栋 ,易涛 ,王振东 . 传感技术学报 . 2018,第008期
6. 基于负载均衡的无线传感器簇头重分布算法研究 [C] . . 第二届中国传感器网络学术会议暨第一届中韩传感器网络学术研讨会(CWSN2008CKWSN2008) . 2008
7. 基于簇头优化的无线传感器网络路由协议的研究 [A] . 赖超 . 2015

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