無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次型路由協(xié)議研究及改進.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）是由成百上千的微型、廉價傳感器節(jié)點組成的大規(guī)模、無基礎(chǔ)設(shè)施無線網(wǎng)絡(luò)，在軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療救護等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但受自身硬件條件限制，傳感器節(jié)點能量受限，且補充代價極大。無線通信消耗了傳感器節(jié)點的大部分能量，因此，必須提高傳感器節(jié)點無線通信能量利用效率，從而延長網(wǎng)絡(luò)壽命。
　　本文在深入分析了經(jīng)典層次型路由算法LEACH（low energy adap

2、tive clustering hierarchy）的工作原理基礎(chǔ)上，針對LEACH在簇頭選取時，存在分布不均勻、數(shù)量波動大以及未考慮節(jié)點剩余能量等問題，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簇頭半徑自適應(yīng)調(diào)節(jié)路由算法CRACR（Cluster-head Range Adaptive Clustering Routing）。首先，在簇頭選取概率公式中引入節(jié)點剩余能量作為權(quán)重因子，增加剩余能量大的節(jié)點成為簇頭的概率；其次，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)剩余節(jié)點數(shù)以及最佳簇頭比，

3、控制簇頭消息的廣播半徑，使實際生成簇頭數(shù)接近網(wǎng)絡(luò)最佳簇頭數(shù)，并均衡分布整個網(wǎng)絡(luò)；最后，根據(jù)節(jié)點的位置和剩余能量分配時隙，降低了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信量，提高了響應(yīng)速度。
　　針對多跳層次型路由存在的“熱點”問題，提出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)優(yōu)化非均衡路由算法HOUCR（Hop Optimized Unequal Clustering Routing）。首先，依據(jù)一階能量模型，建立節(jié)點到匯聚節(jié)點的距離與最優(yōu)跳數(shù)（能量消耗最小）間的關(guān)系，從而根據(jù)實際

4、距離，計算路由跳數(shù)；其次，產(chǎn)生非均衡的簇，實現(xiàn)簇間能量均衡。
　　本文利用MATLAB對CRACR和HOUCR分別與LEACH進行了仿真對比。仿真結(jié)果表明：CRACR第一個節(jié)點死亡“回合”數(shù)比LEACH提高了55％以上，說明其能夠較好地控制每輪實際產(chǎn)生的簇頭數(shù)量，且簇頭分布更加合理，網(wǎng)絡(luò)能量消耗更加均衡；HOUCR第一個節(jié)點死亡時間較LEACH提高了約150%。說明其能夠產(chǎn)生合理的非均衡的簇，從而解決了多跳路由中的“熱點”問題，延