基于網(wǎng)格的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新興的集成了多學(xué)科研究的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并收集待監(jiān)測(cè)地區(qū)的數(shù)據(jù)信息，將其發(fā)送給遠(yuǎn)端的研究人員。研究人員利用無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)的對(duì)象進(jìn)行觀(guān)察與監(jiān)測(cè)。由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)常常在惡劣或者危險(xiǎn)的環(huán)境下應(yīng)用，所以節(jié)點(diǎn)的電池不可能被替換，這導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的能量受到限制。如何平衡并且降低節(jié)點(diǎn)的能量消耗一直都是目前無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。平衡并節(jié)省能耗最有效的方式是采用適當(dāng)?shù)穆酚蓞f(xié)議

2、。在路由協(xié)議里，最典型的是分簇路由協(xié)議，因此本文的主要研究?jī)?nèi)容是分簇路由協(xié)議。本文研究的內(nèi)容如下:
　　 (1)綜述了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景及意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)特征以及在各領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。使人們?cè)谝欢ǔ潭壬蠈?duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)有了直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。
　　 (2)簡(jiǎn)要的概述了經(jīng)典路由協(xié)議的分類(lèi)，并針對(duì)本文研究的重點(diǎn)，對(duì)典型的分簇路由協(xié)議LEACH、PEGASIS、EEUC、TEEN以及HEED協(xié)議進(jìn)

3、行了重點(diǎn)分析。對(duì)每一種分簇路由算法的原理、實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及存在的問(wèn)題都進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述。總的來(lái)看，這些算法目前都存在不同程度上的問(wèn)題，比如，在選擇節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，未能將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的剩余能量考慮進(jìn)去而導(dǎo)致的簇首能耗的不平衡;均勻的成簇模式和單跳的通信模式，造成的距基站較遠(yuǎn)的簇首的能量消耗較多等等。
　　 (3)本文在綜合了LEACH協(xié)議和EEUC協(xié)議優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的節(jié)能分簇算法。新提出的算法主要從三方面進(jìn)行了改進(jìn):首先

4、通過(guò)引入虛擬網(wǎng)格的思想，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)只激活剩余能量最多的節(jié)點(diǎn)來(lái)采集數(shù)據(jù)，以此來(lái)減少數(shù)據(jù)采集的冗余問(wèn)題。其次將節(jié)點(diǎn)的剩余能量以及最優(yōu)簇首數(shù)引入到算法中，使簇首的選取更為的合理。最后，利用非均勻分簇來(lái)平衡簇群在簇內(nèi)與簇間的功耗。距離基站較近的簇群由于簇間轉(zhuǎn)發(fā)功耗較高而設(shè)定較小的簇群規(guī)模，通過(guò)減少簇群內(nèi)部的能量消耗，補(bǔ)充簇間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的能耗;而距基站較遠(yuǎn)的簇群在簇間的轉(zhuǎn)發(fā)消耗較少，從而可以劃分較大的范圍來(lái)包含更多的節(jié)點(diǎn)，增加簇群本身的能量消耗。<