基于多跳的大規(guī)模無線傳感網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、由于傳感器的能量有限，最大化WSN生存時(shí)間是設(shè)計(jì)路由協(xié)議的最大挑戰(zhàn)。無線傳感器路由協(xié)議包括分層式路由協(xié)議和平面式路由協(xié)議。分層式路由協(xié)議比平面式路由協(xié)議更能有效的延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。分層式路由協(xié)議假定所有節(jié)點(diǎn)可與SINK節(jié)點(diǎn)直接通信，因此隨著WSN的節(jié)點(diǎn)規(guī)模增大，節(jié)點(diǎn)與SINK節(jié)點(diǎn)之間的平均距離顯著增加。根據(jù)多徑衰落模型可知，網(wǎng)絡(luò)平均距離直接影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能耗。隨著WSN規(guī)模的增大，層次性的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中簇頭節(jié)點(diǎn)與基站節(jié)點(diǎn)之間的平均距離也隨之

2、快速增大，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信能耗急劇增加。因此，提出針對(duì)大規(guī)模無線傳感網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展的路由協(xié)議意義重大。
　　本文首先介紹當(dāng)前大規(guī)模無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議?，F(xiàn)存的路由協(xié)議主要包括兩個(gè)方面:簇頭選擇和多跳。本文針對(duì)這兩個(gè)方面提出3種改進(jìn)協(xié)議:
　　(1)由于傳統(tǒng)的選簇的方法，隨機(jī)選擇簇頭節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致簇分布不均勻且簇大小不均衡。隨機(jī)選舉簇頭節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致剩余能量小的節(jié)點(diǎn)成為簇頭節(jié)點(diǎn)。因此提出將節(jié)點(diǎn)的剩余能量作為選舉簇頭節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)，同時(shí)將鄰

3、居的簇合并的改進(jìn)方案。
　　(2)雖然將節(jié)點(diǎn)剩余能量作為選擇簇頭節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)，但是還是存在一些弊端，簇分布不均勻。因此提出基于簇頭競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，將節(jié)點(diǎn)的剩余能量和節(jié)點(diǎn)的密度作為競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)。采用簇頭競(jìng)爭(zhēng)的方法保證簇分布均勻，簇大小均衡。
　　(3)大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，網(wǎng)絡(luò)中的平均距離增大。傳統(tǒng)方法通過構(gòu)建簇間多跳。該方法一般根據(jù)全局簇頭節(jié)點(diǎn)構(gòu)建多跳。但是獲取全局簇頭信息需要消耗大量能量。因此提出根據(jù)局部簇頭信息