提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量效率的分簇和路由研究.pdf

1、如何高效地使用有限的節(jié)點(diǎn)能量來延長網(wǎng)絡(luò)生存時間，已成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的首要挑戰(zhàn)。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)和路由的選擇將對節(jié)點(diǎn)能量消耗產(chǎn)生重大的影響。 針對網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載和能量消耗的不均衡問題，本文以網(wǎng)絡(luò)能量的高效利用為目標(biāo)，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膬?yōu)化和路由協(xié)議這兩個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。 首先，為了解決網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量利用不均衡造成的能量浪費(fèi)問題，提出一種基于功率均衡的分布式動態(tài)分簇機(jī)制，建立層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 在

2、基本的簇結(jié)構(gòu)下，以不同簇的功率均衡作為約束條件，預(yù)先確定分簇的拓?fù)淠Ｐ停谕總€簇的能量能夠同時耗盡； 節(jié)點(diǎn)根據(jù)模型參數(shù)采用分布式方式快速分簇，并通過對位置和剩余能量的評估來競選簇頭。 基站通過對模型的特征參數(shù)進(jìn)行周期性調(diào)整，開始新的一輪簇的建立，改變簇的相對分布，使簇頭在不同節(jié)點(diǎn)間輪換，從而將通信負(fù)載均勻分布到各節(jié)點(diǎn)。 其次，針對層次性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎虏煌愋凸?jié)點(diǎn)在傳輸能力、通信負(fù)載和能量消耗等方面的差異，提出一種能

3、效引導(dǎo)的雙層路由協(xié)議。 將路由問題分解為簇頭之間的骨干層路由和簇成員.簇頭的低層路由。 設(shè)計(jì)基于最小傳輸能耗和負(fù)載均衡的骨干層路由判據(jù)，在最小化簇頭傳輸能耗的基礎(chǔ)上，采用吸引因子來均衡不同中繼節(jié)點(diǎn)的通信負(fù)載和可用能量； 為低層路由選擇設(shè)計(jì)自適應(yīng)的最小傳輸能耗作為度量指標(biāo)，在保證中繼節(jié)點(diǎn)能量充足的前提下，為簇成員選擇具有最小傳輸能耗的單跳或多跳路徑到達(dá)簇頭。 最后，利用NS2網(wǎng)絡(luò)仿真工具對節(jié)點(diǎn)能量消耗的均衡