分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗均衡研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由低成本、低功耗、具備感知、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理、存儲和無線通信能力的微型傳感器節(jié)點通過自組織方式形成的網(wǎng)絡(luò)。微小的傳感器節(jié)點自身配備能量有限，在許多應(yīng)用場合下，更換電源是不現(xiàn)實的。因此，有效節(jié)約能量以延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計首要考慮的問題。
　　在分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，由于簇頭距離匯聚點的距離一般較遠，靠近匯聚點的節(jié)點由于需要轉(zhuǎn)發(fā)大量來自其它簇的數(shù)據(jù)而負擔過重，過早耗盡自身能量而失效，由此產(chǎn)生“熱點”問題。

2、“熱點問題”的出現(xiàn)使網(wǎng)絡(luò)不能采集完整有用的數(shù)據(jù)，甚至不能將所采集的數(shù)據(jù)進一步傳送給Sink節(jié)點,此時網(wǎng)絡(luò)的生存周期結(jié)束,網(wǎng)絡(luò)中遺留大量未被充分利用的能量資源。為了使網(wǎng)絡(luò)中的能量均衡地消耗并充分利用，達到延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的，本文主要針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法、傳感器節(jié)點的配置、覆蓋空洞的檢測和修復(fù)等問題從能耗均衡方面深入了研究。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1.提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信半徑動態(tài)調(diào)整的能耗均衡策略（Energy

3、 Balanced Scheme Based on Variable Transmission Range，EBS-BVTR）。該算法在HEED基礎(chǔ)上考慮了分區(qū)節(jié)點通信半徑。其核心思想是：將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行合理分區(qū)，每個分區(qū)中具有大致相同數(shù)目的傳感器節(jié)點，分區(qū)簇的數(shù)目由分區(qū)節(jié)點的通信半徑?jīng)Q定。節(jié)點通信半徑較大的分區(qū)的簇數(shù)目較少，從而動態(tài)調(diào)整分區(qū)節(jié)點通信半徑，實現(xiàn)能耗均衡簇結(jié)構(gòu)的選擇。仿真實驗結(jié)果表明該算法可以把能量均衡地分攤到網(wǎng)絡(luò)的各

4、個節(jié)點，且具有較高的能耗效率，延長了網(wǎng)絡(luò)壽命，減緩了網(wǎng)絡(luò)的“熱點”問題，性能優(yōu)于HEED算法。
　　2.提出了一種最佳匹配節(jié)點策略（Best Fit Node Policy，BFNP）。其主要思想是當基站發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點失敗時，首先，由初始邊界節(jié)點識別覆蓋空洞；初始邊界節(jié)點廣播信息給它的鄰節(jié)點，查找覆蓋空洞邊界信息。接著，由鄰節(jié)點廣播它的覆蓋空洞邊界信息，如此循環(huán)下去；然后鄰節(jié)點將其覆蓋空洞邊界信息反饋給初始邊界節(jié)點，則由任意相鄰兩