低能耗環(huán)狀無線傳感器網絡路由協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網絡技術是近幾年來在信息獲取領域研究的一個熱點，它融入了信號分析、電子信息工程、無線通信技術、無線傳感器技術、計算機信息處理技術等多個領域，具有明顯的眾多學科交叉特征。目前絕大部分的無線傳感器網絡系統(tǒng)都具有節(jié)點眾多、自適應性強、工作環(huán)境惡劣等特征，這些特征使無線傳感器網絡技術具有廣泛實用前景的同時，也導致它具有能量受限的缺點。由于能量問題已經讓無線傳感器網絡技術的發(fā)展進步緩慢，所以如何高效利用有限的能量資源，便成為無線傳感器網

2、絡研究的核心問題。本文針對無線傳感器網絡路由協(xié)議進行研究，通過借鑒LEACH(低功耗自適應集簇分層型協(xié)議)協(xié)議和RHR(環(huán)狀拓撲分層路由協(xié)議)協(xié)議的基本思想，提出采取休眠機制的SRHR(休眠機制的環(huán)狀拓撲分層路由協(xié)議)協(xié)議。文中主要的研究工作包括以下幾個方面：
　　首先在認真分析LEACH協(xié)議和RHR協(xié)議的優(yōu)缺點之后，提出了SRHR協(xié)議的設計思想。具體包括論述LEACH協(xié)議的提出有其自身優(yōu)越性，但由于協(xié)議采用了單跳傳輸采集數(shù)據(jù)到協(xié)

3、調器以及每輪隨機選舉簇頭節(jié)點等策略導致傳感器網絡的能耗過大。RHR協(xié)議采取建立環(huán)狀拓撲網絡結構、逐層多跳傳輸數(shù)據(jù)等策略解決了這些問題，但是RHR協(xié)議在運行期間由于簇頭的分布不均，所以存在著一些不工作簇頭節(jié)點持續(xù)不斷消耗監(jiān)聽能量的問題。為了解決這個問題決定在RHR協(xié)議中引入節(jié)點休眠機制。
　　其次闡明了SRHR協(xié)議的工作過程。對建環(huán)信號傳播過程、建立環(huán)狀拓撲網絡結構、節(jié)點路由表更新、選舉簇頭與休眠節(jié)點、普通節(jié)點加入簇頭、休眠節(jié)點工作

4、策略和周期重建環(huán)狀拓撲網絡結構等階段都給出了詳細的闡述，并且針對SRHR協(xié)議在工作過程中可能遇到的一些實際問題，比如網絡出現(xiàn)孤島節(jié)點和主干路徑簇頭死亡等提出了相應的解決策略。
　　最后利用MATLAB仿真軟件和實驗室搭建的環(huán)境對LEACH協(xié)議、RHR協(xié)議和SRHR協(xié)議進行仿真，并對各周期內節(jié)點當選簇頭次數(shù)和死亡節(jié)點數(shù)量這兩方面進行驗證與比較。結果證明在一定條件下SRHR協(xié)議相比另外兩種協(xié)議能在一定程度上提高節(jié)點能量利用效率，達到延