无线传感器网络中基于K-均值聚类算法的节能层次路由算法

【摘要】： 本文主要对无线传感器网络的路由协议进行研究,并针对无线传感器网络的能量受限特性,着重研究路由协议中的层次路由协议——LEACH及在其之上发展的诸多协议。本文提出的基于簇心和能量的分布式均衡分簇算法是在LEACH基础上设计的。它借鉴了LEACH的簇头轮转思想,但是增加簇结构均衡化步骤,使得每个簇内节点数相等,同时基于均衡簇的簇心和簇内节点剩余能量选择最适当的簇头。 在此基础上,本文对分簇算法进一步改进,在保留簇结构均衡过程的基础上,采用线性K-均值分簇算法基于距离对节点进行分簇,使得簇结构更为优化合理,从而进一步延长网络寿命。 此外,为实现分布式分簇,本文在线性K-均值分簇算法的基础上进行改进,通过迭代和节点间相互通信,实现动态分簇。 本文提出的三种层次路由算法基于节点能量消耗模型设计,考虑了节点的能量均衡消耗,期望通过平衡各个节点能量的浪费,从而平衡网络能量的分布来达到延长网络寿命的目的。 【关键词】：无线传感器网络 路由协议 分簇 K-均值算法
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 1. 引言8-11
• 1.1 研究背景8
• 1.2 研究内容及目标8-9
• 1.3 主要工作及组织结构9-11
• 2. 无线传感器网络11-18
• 2.1 网络拓扑结构11
• 2.2 网络体系结构11-12
• 2.3 应用领域和热点问题12-14
• 2.3.1 应用领域12-14
• 2.4 路由协议研究14-18
• 2.4.1 国内外研究现状14
• 2.4.2 路由协议设计目标和挑战14-16
• 2.4.3 路由协议分类和比较16-18
• 3. K-均值算法介绍18-21
• 4. 基于能量负载均衡的动态分簇算法21-29
• 4.1 系统模型21
• 4.1.1 网络模型21
• 4.1.2 无线通信模型21
• 4.2 算法的设计思想及描述21-27
• 4.2.1 问题描述21-23
• 4.2.2 算法描述23-26
• 4.2.3 算法分析26-27
• 4.3 仿真实验与结果分析27-29
• 5. 基于线性K-均值算法的静态分簇算法29-38
• 5.1 系统模型29
• 5.2 算法的设计思想及描述29-35
• 5.2.1 问题描述29
• 5.2.2 算法描述29-33
• 5.2.3 算法分析33-35
• 5.3 仿真实验与结果分析35-38
• 6. 基于并行K-均值算法的动态分簇算法38-46
• 6.1 系统模型38
• 6.2 算法的设计思想及描述38-43
• 6.2.1 问题描述38-39
• 6.2.2 算法描述39-43
• 6.2.3 算法分析43
• 6.3 仿真实验与结果分析43-46
• 7. 结论与展望46-47
• 参考文献47-50
• 在校期间发表的论文、科研成果等50-51
• 致谢51

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