基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)即由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量傳感器節(jié)點利用自組織能力構(gòu)建而成的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著信息社會的發(fā)展，數(shù)據(jù)的獲取能力在相關(guān)領(lǐng)域中的作用愈加明顯，而適應(yīng)能力強、結(jié)構(gòu)部署簡單的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為此提供了極大的便利。然而，對能量等資源有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，其內(nèi)部能量的消耗主要源于節(jié)點的數(shù)據(jù)路由，同時其應(yīng)用環(huán)境通常又決定著不能人為及時更換網(wǎng)絡(luò)中因能量耗盡而失效的傳感器節(jié)點。因此，研究高效節(jié)能的路

2、由算法對于延長網(wǎng)絡(luò)生命周期并進而提升網(wǎng)絡(luò)可用性具有重要的意義。
　　本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本概念及特點，簡要說明了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀及相關(guān)方面的挑戰(zhàn)。接著對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的路由協(xié)議進行了分類并對各類型的典型協(xié)議運行機制進行了剖析，指出了網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議在設(shè)計中應(yīng)注意到的問題。然后在經(jīng)典層次式路由協(xié)議LEACH的基礎(chǔ)上，重點從簇頭選舉、簇頭分布、簇間多跳以及簇內(nèi)通信維持四個方面進行了研究。其主要工作如下:
　　第一

3、，闡述了LEACH協(xié)議的工作機制及其簇頭產(chǎn)生的不確定性。通過在閾值公式中引入能量和距離兩參數(shù)，增加了剩余能量較多的節(jié)點充當(dāng)簇頭節(jié)點的機率，從而有利于均衡網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點的能耗。
　　第二，利用節(jié)點能耗模型分析了網(wǎng)絡(luò)最佳簇頭個數(shù)及簇頭密集分布情況下對節(jié)點能耗的不利影響。提出由高能量的基站控制選舉最佳簇頭個數(shù)，并通過簇間最短距離迭代的方法優(yōu)化簇頭在網(wǎng)絡(luò)中的位置分布。
　　第三，通過公式推導(dǎo)分析了LEACH單跳通信機制的不足，進而為簇頭

4、引入了相對節(jié)能系數(shù)，使得簇頭在數(shù)據(jù)傳輸過程中可以根據(jù)包含有相對節(jié)能系數(shù)信息的路由轉(zhuǎn)發(fā)表選擇合適的下一跳簇頭，從而以數(shù)據(jù)多跳傳輸方式達到節(jié)約能量開銷的目的。
　　第四，針對傳統(tǒng)LEACH協(xié)議全局網(wǎng)絡(luò)周期性成簇的特點，提出在數(shù)據(jù)穩(wěn)定通信末期，由簇頭節(jié)點根據(jù)本簇內(nèi)成員節(jié)點能量剩余情況直接指定后繼簇頭，以此減少全局網(wǎng)絡(luò)節(jié)點競爭選舉過程中大規(guī)模的傳輸計算開銷。
　　本文在研究中使用NS2進行仿真分析，其結(jié)果表明改進后的路由算法在節(jié)約網(wǎng)