文档介绍：安徽大学
硕士学位论文
无线传感器网络中结合数据融合的分簇式路由协议研究
姓名:王刚
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:李晓辉
2010-04
摘要
摘要
无线传感器网络(WSN: Wireless works)集成了传感器技术、
微电子技术、网络通信技术,是一种特殊的无线通信网络。它具有快速布置、
多跳路由、动态拓扑等特性,因其广阔的应用前景和独特的技术开发吸引了众
多学者的研究兴趣,被认为是 21 世纪最热门的技术之一。
无线传感器网络是通过大量传感器节点相互之间通过无线方式连结所构成
的,这些传感器节点携带不同类型的传感器,采集现场各种数据,在不同网络
环境中通过各种路由协议将采集到的数据发送到汇聚节点(sink)。无线传感器
网络需要能够自行解决传感器节点间的路由问题,具备自组织能力。
几乎所有传感器节点都依靠自己携带的电池供电,当传感器节点被部署后,
电池一般不进行更换或无法更换。而且传感器节点的处理能力、存储空间等资
源都十分有限,与传统网络有很多不同,许多成熟的网络技术无法在无线传感
器网络中推广使用,如何延长无线传感器网络的生命周期成为了众多学者的主
要目标。
本文主要研究无线传感器网络的分簇算法、数据融合两大技术。首先对无
线传感器网络具有代表性的路由协议进行了分类、分析和对比,特别是基于层
次结构的无线传感器网络路由协议。在此基础上,本文提出了基于 HEED(Hybrid
energy—efficient Distributed clustering)算法的改进行算法。在改进算
法中,簇头节点可以接收成员节点的数据并进行数据融合。簇头节点使用 TDMA
方式管理簇成员,确定与其冲突的节点集合,在时隙分配中,为每个节点在时
间帧中分配一个时隙,互相冲突的节点保证不会占用同一时隙。在分布式传输
过程中,因为节点只在自己的时隙内通信,所以避免了冲突。
传感器相互间的通信能耗远高于节点运算的能量消耗,数据融合技术能够
对传感器节点采集到的具有高冗余度的原始数据进行一定运算处理,在保证数
据有效性的是,减少传感器节点间的数据通信,达到节省传感器节点能量开销
的目的。本文对数据融合技术进行了介绍,并对典型的数据融合算法进行了分
析和比较。结合 HEED 的改进算法,考虑到数据融合对节点间通信数据量减少的
影响,对簇结构进一步优化,使得簇成员数目、簇首轮换更加科学合理。仿真
结果表明将 HEED 的改进算法与数据融合技术结合起来,非常适用于周期性报告
无线传感器网络中结合数据融合的分簇式路由协议研究
类型的无线传感器网络。

关键词:无线传感器网络、路由协议、数据融合、分簇、节能
II
Abstract
Abstract
Wireless work (WSN) is a special munication technology
integrating sensor technology, micro-electronic technology work
communication technology, which has unique characteristics, such as rapid
deployment, source constraint, multi-hop, dynamic topology. Due to its special
research and wide range of applications, WSN is attracting more and more
researcher’s interest and e one of hottest research areas.
Wireless work posed of large number sensor nodes, which are
linked by wireless. Sensor nodes carry different types of sensors to collect data and
transmit collected data to sink through routing. Therefore, wireless work
must have the anizing ability to solve their routing between sensor nodes.
Almost all sensor nodes are supported by battery which are difficult