無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇優(yōu)化算法研究.pdf

1、在最近幾年中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)受到了世界廣泛的關(guān)注。特別是，隨著通信技術(shù)、芯片技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛的應(yīng)用到社會的各個行業(yè)中，為人們的生活提供了很大的便利。
　　但是，由于傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限，且多被部署在環(huán)境較惡劣的地方，因此一旦節(jié)點(diǎn)的儲能被耗盡，其后續(xù)的能源補(bǔ)充幾乎無法實(shí)現(xiàn)，這一點(diǎn)也正是制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸之一。因此，如何高效的利用節(jié)點(diǎn)有限的能量使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存周期盡可能的延長成為

2、了國內(nèi)外研究人員所關(guān)注的研究熱點(diǎn)。本文通過對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法進(jìn)行研究，針對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能量利用效率不高、容易產(chǎn)生能量空洞等問題，提出了以下三種改進(jìn)算法:
　　(1)基于能量高效利用的思想，本文設(shè)計(jì)了一種能量高效的成簇路由優(yōu)化算法。該算法在簇頭選舉階段，從全局的角度考慮節(jié)點(diǎn)的剩余能量，通過選舉剩余能量高的節(jié)點(diǎn)為簇頭，使各節(jié)點(diǎn)的能量消耗達(dá)到均衡;在路由選擇階段，借助直線方程構(gòu)建高效穩(wěn)定的多跳路由，同時在選擇下一跳中繼節(jié)

3、點(diǎn)時，考慮了簇頭的剩余能量和轉(zhuǎn)發(fā)代價(jià)，使選舉出的下一跳路由更適合擔(dān)當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)。仿真結(jié)果表明，該算法能有效的提高網(wǎng)絡(luò)的能量利用效率。
　　(2)針對均勻分簇網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)能量空洞的問題，本文提出了一種能量感知非均勻成簇路由優(yōu)化算法。該算法通過局部能量選舉簇頭的策略，使剩余能量較大的節(jié)點(diǎn)盡可能的當(dāng)選為簇頭;同時，該算法通過尋找鄰居節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建了一個鄰居節(jié)點(diǎn)集，在網(wǎng)絡(luò)中的簇頭確定以后，各簇頭可以根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)集直接確定自己的簇成員，不需要

4、再發(fā)送尋找簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的廣播消息，減少了成簇階段的能量開銷，提高了網(wǎng)絡(luò)的能量利用效率。在數(shù)據(jù)傳輸階段，該算法將節(jié)點(diǎn)的剩余能量和轉(zhuǎn)發(fā)代價(jià)的比值作為尋找路由的依據(jù)，使得被選舉出的簇頭更適合擔(dān)當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)。仿真結(jié)果表明，該算法能有效的均衡網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期。
　　(3)本文針對現(xiàn)有采用遺傳算法優(yōu)化分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議所存在的問題，提出了一種利用跳躍基因?qū)υ擃悈f(xié)議進(jìn)行改進(jìn)的算法。經(jīng)過仿真驗(yàn)證，本論文提出的方