超圖理論在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊等微小節(jié)點(diǎn)通過自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。由于傳感器大都采用電池供電，能量有限，由于節(jié)點(diǎn)眾多更換電池不現(xiàn)實(shí)。因此，如何提高能源效率以實(shí)現(xiàn)有效延長網(wǎng)絡(luò)生存周期是傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究重點(diǎn)。LEACH算法就是針對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而提出的一種典型的分簇算法。該算法可以有效地解決傳感器節(jié)點(diǎn)能量限制的問題，有效地延長整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。其后的很多算法如LEACH_C算法、HEED算法和PEGAS

2、IS算法等都是由LEACH算法改進(jìn)而來。
　　 上述算法都是基于圖論理論通過構(gòu)建最小生成樹來實(shí)現(xiàn)有效路由，構(gòu)建生成樹需要大量的控制消息，并且對已構(gòu)建的生成樹需要實(shí)時(shí)維護(hù)，以保證樹圖的連通。這樣大量的構(gòu)建和維護(hù)生成樹信息都將過多地占用網(wǎng)絡(luò)帶寬和節(jié)點(diǎn)能量，不利于提高網(wǎng)絡(luò)性能。而采用超圖理論將大規(guī)模、高連通度的傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)抽象為超圖模型，可以有效解決這一問題。據(jù)此，本文引入超圖理論，提出了一種基于超圖理論的預(yù)分簇最小生成超樹路由

3、算法(PCMSHT算法)。該算法通過預(yù)先均勻分簇，避免了傳統(tǒng)算法中頻繁建簇引起能量不斷損耗的問題，以及分簇不均勻引起的各節(jié)點(diǎn)耗能差異過大而導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)過早死亡的問題，而且簇首選取簡單，通過引入剩余能量參數(shù)，使簇首選取更具合理性。最后通過超邊歸并操作，構(gòu)建最小生成超樹實(shí)現(xiàn)路由，有效減少控制信息。
　　 最后經(jīng)過仿真比較，證實(shí)了PCMSHT算法可以有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量，延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期，在一定程度上解決了LEACH算法能量利用率低的