基于多約束RBC建模的WSN成簇機(jī)制研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著微電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)的發(fā)展使得傳感器不再是單個(gè)的感知單元，而是成為能夠交換信息、協(xié)調(diào)控制的有機(jī)結(jié)合體。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合智能傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)、無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起，改變了人與自然的交互方式，實(shí)現(xiàn)了物物互聯(lián)，成為物聯(lián)網(wǎng)以及智慧地球的核心技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有易部署、可擴(kuò)展、高可靠等特點(diǎn)，是一種新興的交叉研究領(lǐng)域，在軍事國(guó)防、環(huán)

2、境監(jiān)控、醫(yī)療搶險(xiǎn)以及商業(yè)應(yīng)用等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由部署在特定區(qū)域的大量的具有無線通信及計(jì)算能力、能夠以自組織及多跳的網(wǎng)絡(luò)方式將監(jiān)測(cè)信息發(fā)送到用戶終端的微型傳感器節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的在于通過節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作，動(dòng)態(tài)地、實(shí)時(shí)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行信息監(jiān)測(cè)、感知和采集，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到管理中心。由于傳感器節(jié)點(diǎn)采用能量有限的電池供電，而網(wǎng)絡(luò)的能耗主要集中在無線數(shù)據(jù)傳輸過程，因此，如何高效地利

3、用有限的節(jié)點(diǎn)能量是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)存在諸多約束，如能量約束、計(jì)算能力約束、通信距離約束等，網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn)需要傳感器節(jié)點(diǎn)在約束條件下協(xié)同完成指定任務(wù)。本文基于約束和角色協(xié)同(RBC)理論，以增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性為目標(biāo)，以均衡節(jié)點(diǎn)能耗以及最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期為目的，重點(diǎn)研究分簇型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的成簇機(jī)制。首先，深入分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典的分簇路由協(xié)議LEACH協(xié)議，對(duì)該協(xié)議

4、原理進(jìn)行全面解析，總結(jié)了LEACH協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)并指出了其存在的不足之處;其次，深入學(xué)習(xí)了角色協(xié)同的相關(guān)理論，基于計(jì)算機(jī)協(xié)同領(lǐng)域新興的角色協(xié)同模型，即E-CARGO模型，通過引入約束，提出帶約束的E-CARGO模型，即Ec-CARGO模型;再次，為了使約束與具體算法相分離，將帶約束的Ec-CARGO模型應(yīng)用于分簇型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建模，提出一種基于Ec-CARGO的LEACH協(xié)議模型，提高了LEACH協(xié)議的靈活性，進(jìn)而從機(jī)制上實(shí)現(xiàn)對(duì)LE