基于網(wǎng)格的無線傳感器網(wǎng)絡分簇算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是一種新興的集成了多學科研究的多跳自組織網(wǎng)絡，可以對檢測區(qū)域進行實時的監(jiān)控，并收集待監(jiān)測地區(qū)的數(shù)據(jù)信息，將其發(fā)送給遠端的研究人員。研究人員利用無線傳感器節(jié)點所采集的數(shù)據(jù)，來對監(jiān)測的對象進行觀察與監(jiān)測。由于無線傳感器網(wǎng)絡常常在惡劣或者危險的環(huán)境下應用，所以節(jié)點的電池不可能被替換，這導致節(jié)點的能量受到限制。如何平衡并且降低節(jié)點的能量消耗一直都是目前無線傳感器網(wǎng)絡研究的熱點問題之一。平衡并節(jié)省能耗最有效的方式是采用適當?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內(nèi)容是分簇路由協(xié)議。本文研究的內(nèi)容如下:
　　 (1)綜述了無線傳感器網(wǎng)絡的研究背景及意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、網(wǎng)絡的體系結構、關鍵技術、網(wǎng)絡特征以及在各領域內(nèi)的應用。使人們在一定程度上對無線傳感器網(wǎng)絡有了直觀的認識。
　　 (2)簡要的概述了經(jīng)典路由協(xié)議的分類，并針對本文研究的重點，對典型的分簇路由協(xié)議LEACH、PEGASIS、EEUC、TEEN以及HEED協(xié)議進

3、行了重點分析。對每一種分簇路由算法的原理、實現(xiàn)過程以及存在的問題都進行了較為詳細的描述?？偟膩砜?，這些算法目前都存在不同程度上的問題，比如，在選擇節(jié)點的過程中，未能將各個節(jié)點的剩余能量考慮進去而導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)缺點的基礎上，提出了一種改進的節(jié)能分簇算法。新提出的算法主要從三方面進行了改進:首先

4、通過引入虛擬網(wǎng)格的思想，每個網(wǎng)格內(nèi)只激活剩余能量最多的節(jié)點來采集數(shù)據(jù)，以此來減少數(shù)據(jù)采集的冗余問題。其次將節(jié)點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發(fā)功耗較高而設定較小的簇群規(guī)模，通過減少簇群內(nèi)部的能量消耗，補充簇間轉發(fā)數(shù)據(jù)的能耗;而距基站較遠的簇群在簇間的轉發(fā)消耗較少，從而可以劃分較大的范圍來包含更多的節(jié)點，增加簇群本身的能量消耗。<