基于雙簇首能量均衡的WSNs層次路由協(xié)議研究.pdf

1、在無線傳感器網(wǎng)絡中，節(jié)點是電池供電，能量有限，而且當能量耗盡時沒有外界補充。因此，能量對節(jié)點來說是最寶貴的資源，若不合理利用則會影響整個網(wǎng)絡的生命周期。路由協(xié)議作為無線傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術，其高效低能耗可以有效的節(jié)約整個網(wǎng)絡的能量，有效的延長整個網(wǎng)絡的生命周期。由于層次路由協(xié)議引入了分簇的概念，只需維護較少的路由信息，在一定程度上更適合無線傳感器網(wǎng)絡。由于網(wǎng)絡中節(jié)點自身物理特性的不足，為了達到均衡網(wǎng)絡能耗和延長整個網(wǎng)絡的生命周期的目標，

2、設計出的層次路由協(xié)議應當盡可能的簡單高效。
　　 本文通過對經(jīng)典的層次路由協(xié)議進行研究與分析，針對其不足之處，設計了一種基于雙簇首能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡層次路由協(xié)議，即DCHEB協(xié)議(TheHierarchical Routing Protocol Based on Double Cluster Heads and Energy Balance)。本文摒棄了輪循組簇的工作方式，在網(wǎng)絡運行階段，采用分布式的策略進行簇首選舉，簇首

3、節(jié)點在簇內(nèi)重構(gòu)，從而避免其他工作狀態(tài)良好的簇被迫周期性的重建。由于簇首節(jié)點的能量消耗要遠大普通節(jié)點，可能會出現(xiàn)簇首節(jié)點提前死亡的情況，鑒于此，本文引入了雙簇首來平衡簇首節(jié)點的能量消耗。因為雙簇首可以將簇首節(jié)點的數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)兩項工作平均到主副簇首節(jié)點上，從而可以平衡簇首的能量消耗，可以在一定程度上延長整個網(wǎng)絡的生命周期。本文還設計了一種新的簇劃分方案，通過此方案可以對網(wǎng)絡進行合理分簇，使得簇首節(jié)點位于合適的位置上，平均了各個簇的節(jié)點

4、個數(shù)，可以避免簇內(nèi)的邊緣節(jié)點過早死亡。在網(wǎng)絡初始化階段，基站根據(jù)新的簇劃分方案進行合理分簇，采用集中式的簇首選舉策略選舉出主副簇首節(jié)點，并在數(shù)據(jù)傳輸階段采用副簇首節(jié)點間的多跳的方式進行傳輸。在路由搭建階段采用主簇首簇內(nèi)路由搭建和副簇首簇間路由搭建的策略，有效的保證了數(shù)據(jù)實時、高效地傳遞到基站且消耗較少能量。最后通過仿真工具MATLAB對DCHEB、HEED和EEUC這三種協(xié)議分別從生存時間、能量消耗和數(shù)據(jù)傳輸量方面進行仿真分析。此外，還