基于能耗均衡的異構無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks，WSNs）中節(jié)點攜帶能量有限，且難以對節(jié)點電池充電或更換，所以如何有效均衡網(wǎng)絡節(jié)點能耗，延長網(wǎng)絡生存周期是無線傳感器網(wǎng)絡一直需要解決的問題。分簇路由算法由于具有能量利用率高，路由結構簡單等優(yōu)點，被認為是延長網(wǎng)絡生存周期的有效途徑之一。傳統(tǒng)的分簇路由算法大多集中在同構WSNs領域，而異構WSNs是對同構WSNs理論研究及應用開發(fā)的深入與推廣，不僅兼容同構網(wǎng)絡的各種技術，還可

2、以借助節(jié)點異構特性滿足實際應用需求，因此在異構網(wǎng)絡環(huán)境中研究分簇路由算法具有十分重要的意義。
　　論文基于能量異構的無線傳感器網(wǎng)絡對分簇路由算法進行研究。針對分簇路由算法簇頭選舉隨機性，異構節(jié)點能耗不均衡，算法可擴展性差等缺點，論文在研究分析DEEC算法（Distributed Energy-Efficient Clustering algorithm）的基礎上，提出了均衡的能量有效性分簇算法(Balanced and Energ

3、y-Efficient Clusteringalgorithm，BEEC)和均衡的能量有效性多跳分簇算法(Balanced andEnergy-Efficient Multi-hop Clustering algorithm，BEEMC)兩種改進算法。
　　BEEC算法在選舉簇頭時引入競爭機制，使得在一定的區(qū)域范圍內(nèi)有且只有一個簇頭節(jié)點分布。在簇組建階段，為了利用網(wǎng)絡能量異構特性，成員節(jié)點在選擇所屬簇時不僅考慮簇內(nèi)通信能耗，還考慮

4、簇頭節(jié)點的剩余能量。網(wǎng)絡根據(jù)簇頭節(jié)點剩余能量的高低構建大小不等的簇，使得高級節(jié)點承擔更多的數(shù)據(jù)處理任務。最后在MATLAB平臺上對BEEC算法進行仿真，驗證其在能量異構網(wǎng)絡環(huán)境中，可以有效均衡網(wǎng)絡能耗，延長網(wǎng)絡生存周期。
　　但是BEEC算法簇間采用單跳方式通信，不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡系統(tǒng)。BEEMC算法是為了提高BEEC算法可擴展性而提出的改進算法，BEEMC算法簇間以多跳方式通信，并綜合考慮簇頭節(jié)點剩余能量、簇間通信代價和簇頭節(jié)點