無線傳感器網(wǎng)絡分簇算法研究及NS2仿真.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(WSNs)是由大量傳感器節(jié)點組成的,它們被部署在所需監(jiān)測的目標區(qū)域。這些節(jié)點協(xié)作地感知和處理監(jiān)測區(qū)域中的信息,即能夠用來獲取客觀物理世界的信息。因此近年來被廣泛應用于軍事、環(huán)境和棲息地的監(jiān)測和預報、智能家居、火災探測、機械監(jiān)控、工農(nóng)業(yè)控制、危險區(qū)域遠程控制和城市交通等諸多領域。因此WSNs在計算機領域中已成為當前研究熱點。
　　路由協(xié)議是WSNs當前的研究熱點之一。因為對傳統(tǒng)的有線和無線網(wǎng)絡適用的路由協(xié)議并不能適用

2、于WSNs的拓撲結構,所以必須為WSNs設計合適的新路由協(xié)議。目前,大量適用于WSNs的路由協(xié)議被提了出來,如基于LEACH和LEACH-C協(xié)議的分簇算法的研究就是當前研究的熱點。
　　本章首先概述了無線傳感器網(wǎng)絡的相關內容,如其定義、特征、應用、主要技術和當前研究現(xiàn)狀。然后簡單介紹了無線傳感器中的典型路由協(xié)議,接著著重對LEACH和LEACH-C協(xié)議的運行原理進行了詳細說明。分析了它們的優(yōu)缺點,并針對它們的不足做了改進,提出了兩

3、種新的分簇算法CBMBC和IEEC,并分別對兩種算法做了理論正確性分析和仿真證明。
　　在CBMBC中,提出了一種圓形網(wǎng)絡中分環(huán)多跳的均勻分簇協(xié)議,將圓形網(wǎng)絡劃分為等寬的環(huán),在不同環(huán)上設置大小均等的簇規(guī)模,每一層環(huán)中簇頭的能量同構,不同環(huán)中簇頭的能量異構,每層環(huán)上的普通節(jié)點將收集的數(shù)據(jù)以單跳方式發(fā)送給本簇中的簇頭,位于外環(huán)上的簇頭則通過位于相鄰內環(huán)上的簇頭將數(shù)據(jù)以多跳的方式發(fā)送給位于圓環(huán)中心的基站。同時,根據(jù)普通節(jié)點的能耗和每層環(huán)

4、上簇頭和基站的相對距離設置簇頭的初始能量。理論與仿真結果證明,和LEACH以及LEACH-C相比,CBMBC可以延長網(wǎng)絡的壽命。
　　在IEEC中提出了一種能量有效的分簇協(xié)議,簇頭節(jié)點的高能量負載被每個簇中選出的發(fā)送節(jié)點所分擔。簇頭節(jié)點和發(fā)送節(jié)點的選擇分別基于網(wǎng)絡中節(jié)點的平均剩余能量和每個簇中成員節(jié)點的平均能量以及相對距離。由于簇頭的能量負載被大大降低,因此不需要進行全局的簇重構,避免了大量能量的額外開銷。并且發(fā)送節(jié)點在簇內的輪轉