無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡的節(jié)能路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它由大量資源有限的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)部署于監(jiān)測區(qū)域，節(jié)點(diǎn)間通過協(xié)作自主完成數(shù)據(jù)采集傳輸、事件監(jiān)測等各種任務(wù)。如何在相關(guān)應(yīng)用中高效地利用有限資源來實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能以滿足應(yīng)用需求是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的節(jié)能性、能量與負(fù)載均衡性等性能對網(wǎng)絡(luò)壽命有著非常重要的影響作用，尤其在持續(xù)、穩(wěn)定數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測應(yīng)用中，這種性能需求尤為突出。因此，本文針對相關(guān)應(yīng)用以提高網(wǎng)絡(luò)能量利用

2、率，延長網(wǎng)絡(luò)壽命為目的，研究能量均衡、且高效的路由算法，主要有如下研究成果：
　　 ①針對典型分簇路由LEACH中簇首分布不均及其能耗與負(fù)載不均等不足，提出一種基于樹均勻分簇的節(jié)能路由協(xié)議(EUCR)。協(xié)議計算網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)簇首比例，并使用節(jié)點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度、剩余能量、網(wǎng)絡(luò)連通度對LEACH中的閾值公式T(n)進(jìn)行改進(jìn)，避免極小簇的形成以及低能量節(jié)點(diǎn)成為簇首，使用成簇半徑和簇首間的合理距離兩個參數(shù)修正簇首的分布情況，確保了網(wǎng)絡(luò)中簇首

3、的均勻分布以及各簇規(guī)模的平衡；基于跳數(shù)及簇首當(dāng)前剩余能量構(gòu)造的簇間優(yōu)化路由樹減少了簇首單跳通信的能耗，輔助簇首以及在簇內(nèi)進(jìn)行的簇首更換策略使得簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的能耗均衡，并減少了每輪簇重構(gòu)的開銷。仿真實(shí)驗(yàn)表明，與LEACH相比，EUCR算法具有較好的節(jié)能性以及負(fù)載平衡性，延長了網(wǎng)絡(luò)的生存時間。
　　 ②針對EUCR在持續(xù)穩(wěn)定數(shù)據(jù)流的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，由于網(wǎng)絡(luò)的大量通信任務(wù)，EUCR簡單的簇間路由樹并不能很好地均衡各簇首的能耗與負(fù)載，

4、從而引起了簇首形成的高一級網(wǎng)絡(luò)能量分布不均、熱點(diǎn)與能量空洞、簇首負(fù)載過重導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失、重傳能耗等問題，提出一種基于多屬性決策的能量均衡路由算法DMAE，引入節(jié)點(diǎn)負(fù)載預(yù)測機(jī)制及傳輸總能耗TEC等，構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的前向鄰居信息表，包含前向鄰節(jié)點(diǎn)ID、剩余能量、綜合負(fù)載、傳輸總能耗TEC等屬性，使用相對熵計算前向鄰節(jié)點(diǎn)各屬性的權(quán)重，確定決策模型，并依據(jù)該模型綜合加權(quán)前向鄰節(jié)點(diǎn)的負(fù)載、能耗等屬性，選擇出最優(yōu)的前向鄰節(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，避免路徑回環(huán)，分散