面向實時監(jiān)測的無線傳感器網絡低功耗路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網絡(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種獲取信息的新興技術，在各個領域皆具有廣泛的應用前景，實時監(jiān)測就是其中一類典型的應用系統(tǒng)。實時監(jiān)測系統(tǒng)需要周期性地采集數據，并將數據傳輸到遠程管理中心，節(jié)點持續(xù)的工作需要消耗大量的能量，由于節(jié)點能量十分有限且不能補充，這就要求實時監(jiān)測網絡具有低功耗的特點。目前，已經存在許多經典的低功耗路由協(xié)議，但是，路由協(xié)議具有應用相關性的特點，很難找出一種適用于所有應用場合的路

2、由協(xié)議。因此，作者面向實時監(jiān)測的應用背景，設計出一種簡單有效的低功耗路由協(xié)議。
　　本文構建了基于無線傳感器網絡的實時監(jiān)測系統(tǒng)架構，針對所設計的系統(tǒng)架構，設計了一種基于低功耗自適應集簇分層型協(xié)議(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarehy，LEACH)的改進型低功耗路由算法。本文以降低網絡節(jié)點的能量消耗，提高整個網絡能量使用效率為研究方向，從而實現延長網絡壽命的目的。面向實時監(jiān)測的應用需求，對經典的L

3、EACH協(xié)議進行了應用分析和改進，本文的研究內容主要包括以下四個方面：
　　①研究了無線傳感器網絡現有的經典路由協(xié)議，分析了路由機制特點和存在的問題，并且從多個方面對經典的路由協(xié)議進行了比較分析。
　?、谘芯苛藢崟r監(jiān)測網絡的特點，將分布式管理的概念引入實時監(jiān)測的網絡中，構建了面向實時監(jiān)測的層次型無線傳感器網絡應用系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的靈活性和擴展性；并在此基礎上，針對實時監(jiān)測系統(tǒng)的架構，將LEACH協(xié)議引入實時監(jiān)測網絡，利用LE

4、ACH低功耗的優(yōu)點，降低網絡的能耗，延長網絡的壽命。
　?、蹖EACH協(xié)議進行了詳細的研究和分析，針對該協(xié)議存在的簇頭節(jié)點分布不均勻、低能量節(jié)點有可能被選為簇頭節(jié)點的問題，論文定義了公式F來選取簇頭節(jié)點，杜絕低能量節(jié)點被選為簇頭節(jié)點的情況，同時，論文對每個簇的規(guī)模進行了優(yōu)化，解決了熱點區(qū)域簇頭節(jié)點容易提前死亡的問題；針對簇頭節(jié)點和基站單跳通信消耗能量大的問題，論文提出基于局部信息的多跳路由算法，減少了能量消耗，延長了網絡生命周期