無線傳感器網絡能量均衡的非均勻分簇路由協(xié)議的研究.pdf

1、無線傳感器網絡(WirelessSensorNetworks，WSNs)是由大量具有有限感知、計算以及通信能力的智能設備組成的自組織網絡，能夠在多種復雜應用環(huán)境快速部署，進行有效信息收集。由于其復雜的應用環(huán)境，外部供電困難，實際應用場景中通常采用電池供電。因此，如何高效利用節(jié)點電池儲存能量是無線傳感器網絡能否走向實際應用的關鍵。路由協(xié)議對網絡能效性的好壞有著重要的影響。相對于平面路由協(xié)議，層次（分簇）路由協(xié)議能夠改善網絡的可擴展性、提高

2、能量利用效率，但是在能量均衡方面存在一定不足。一方面，簇頭節(jié)點負擔較重;另一方面，近基站區(qū)域簇頭節(jié)點存在能量熱區(qū)問題。針對這些問題，本文側重研究了非均勻分簇、簇間多跳路由以及簇頭節(jié)點輪換策略對網絡能效性的影響。本文的主要創(chuàng)新如下:
　　(1)提出一種能量均衡的非均勻分簇(EnergyBalanceUnequalClustering，EBUC)路由算法。在非均勻分簇階段，算法在考慮節(jié)點到基站距信息的同時，引入節(jié)點度更好地控制候選簇頭

3、節(jié)點的競爭半徑，以形成更為合理的非均勻簇結構。簇頭節(jié)點選擇過程中，各候選簇頭節(jié)點根據各自“簇頭適應值”(ClusterAdaptiveValue，CAV)大小競爭選出簇頭節(jié)點?！按仡^適應值”綜合考慮候選簇頭節(jié)點剩余能量以及候選簇頭節(jié)點到其鄰居節(jié)點的距離信息。剩余能量高且到鄰居節(jié)點平均距離小的候選節(jié)點具有較大的“簇頭適應值”即有較大的概率成為簇頭節(jié)點。在簇間多跳路由階段，根據簇頭節(jié)點剩余能量、簇成員節(jié)點數(shù)量以及相對基站的位置信息構成的成本

4、函數(shù)，每個簇頭節(jié)點從鄰居簇頭節(jié)點集合中選擇成本函數(shù)值最小的簇頭節(jié)點為其中繼節(jié)點。仿真結果表明，EBUC路由算法能夠有效地減少和均衡節(jié)點能量消耗，延長網絡生命周期。
　　(2)針對WSNs中基于時間驅動的全網簇頭節(jié)點輪換策略導致的如輪換周期難以確定以及不必要的能量消耗等問題，提出一種基于拍賣機制的區(qū)域簇頭節(jié)點輪換(AuctionbasedLocal-areaClusterheadRotation，ALCR)策略。為了減少拍賣的通信開