無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量微型傳感器節(jié)點，通過無線通信方式形成的一個多跳、自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。路由協(xié)議作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一，其性能直接影響整個網(wǎng)絡(luò)的效率。近年來，針對WSN路由協(xié)議的研究已經(jīng)取得了許多成果，但仍存在著許多亟待解決的問題。由于傳感器節(jié)點自身所攜帶的能量非常有限，同時“熱區(qū)效應(yīng)”、“路由空洞”等原因可能會導致出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點因負載過重而失效，甚至網(wǎng)絡(luò)過早死亡的現(xiàn)象。因此，如何延長網(wǎng)絡(luò)生存周期、保證整個

2、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點負均衡是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中極具挑戰(zhàn)性以及意義重大的課題。
　　 本文圍繞負載均衡的路由技術(shù)這一主題展開研究，側(cè)重點在于解決路由中的熱區(qū)效應(yīng)和路由空洞問題。針對這兩類問題，本文提出了一些負載均衡的路由算法，總結(jié)如下：
　　 (1)數(shù)據(jù)收集傳感器網(wǎng)絡(luò)有三個特征：集中式數(shù)據(jù)收集、多跳數(shù)據(jù)傳輸、多對一流量模式，往往會造成Sink附近節(jié)點負載過重而產(chǎn)生熱區(qū)效應(yīng)。針對這一問題，本文提出了一種節(jié)點非均勻分布的分簇路由算法C

3、RND，通過將節(jié)點非均勻分布策略和分簇路由相結(jié)合，在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點非均勻分布的基礎(chǔ)上，根據(jù)節(jié)點距離Sink的距離和剩余能量來進行分層與分簇，并從理論上分析了實現(xiàn)能耗均衡時各個圓環(huán)節(jié)點數(shù)量的比值，按此比率部署的網(wǎng)絡(luò)中采用CRND算法有著更高的網(wǎng)絡(luò)利用率和路由成功率，有效延長生存周期。
　　 (2)基于地理信息的路由算法由于其高效、計算出的傳輸路徑接近最優(yōu)和良好的可擴展性等特點，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。但此類路由算法獲得地

4、理信息成本高，并且容易遭受“路由空洞”。針對此情況，本文提出了一種基于界標輔助定位的虛擬地理路由算法LVGR，不需要知道節(jié)點的實際地理坐標，利用局部鏈路連通及節(jié)點間的相對位置信息進行拓撲發(fā)現(xiàn)，在拓撲發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上即能成功進行局部坐標路由。LVGR算法能實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的能耗均衡，特別是大型“空洞”附近節(jié)點的能量平衡，具有低成本和高性能的優(yōu)點。
　　 (3)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中利用地理貪婪路由時遭遇“路由空洞”的問題，本文提出了一種提前