無線傳感網(wǎng)中基于梯度的能量感知分簇拓撲算法研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)（WSN）綜合了嵌入式系統(tǒng)，無線通信和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)等先進技術(shù)，目前已經(jīng)成為研究的熱點方向和領(lǐng)域。通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)布置一定數(shù)量傳感器節(jié)點進行信息采集，然后憑借自組織多跳通信的方式將采集到的信息發(fā)送給客戶端，無線傳感網(wǎng)實現(xiàn)了對監(jiān)測區(qū)域溫度、濕度等信息的采集和監(jiān)控，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護等方面?；跓o線傳感網(wǎng)的自身特點，其路由技術(shù)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)相比有著較大不同。由于傳感器節(jié)點能量有限，因此盡可能降低能耗，

2、延長網(wǎng)絡(luò)壽命成為無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計過程中關(guān)鍵的問題。
　　本文通過總結(jié)前人的研究成果，結(jié)合距離梯度優(yōu)化和能量感知的思想，提出了基于梯度的能量感知分簇拓撲算法（an Energy-aware Clustering Topology Algorithm based on Gradient for Wireless Sensor Networks，ECTAG算法）。ECTAG算法是一種以節(jié)點自身剩余能量和鄰居節(jié)點平均剩余能量的比值為

3、主要參數(shù)，以節(jié)點所處的距離梯度為優(yōu)化參數(shù)進行簇頭競爭和信息轉(zhuǎn)發(fā)的分布式分簇拓撲算法。本文首先定義了網(wǎng)絡(luò)和能量模型、變量和報文消息等參數(shù)，然后詳細闡述算法實現(xiàn)流程，設(shè)計簇頭競爭、節(jié)點入簇和轉(zhuǎn)發(fā)樹構(gòu)建的策略。最后分別從理論計算和仿真分析的角度，對算法性能進行了證明。通過理論計算和仿真分析可知 ECTAG算法保留了分布式算法響應(yīng)速度快和易于擴展的優(yōu)勢，并且通過結(jié)合能量感知和梯度控制的思想，使得距離基站較近簇結(jié)構(gòu)的規(guī)模小于遠離基站的簇結(jié)構(gòu)，優(yōu)化