基于網(wǎng)格的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新興的集成了多學(xué)科研究的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，可以對檢測區(qū)域進(jìn)行實時的監(jiān)控，并收集待監(jiān)測地區(qū)的數(shù)據(jù)信息，將其發(fā)送給遠(yuǎn)端的研究人員。研究人員利用無線傳感器節(jié)點所采集的數(shù)據(jù)，來對監(jiān)測的對象進(jìn)行觀察與監(jiān)測。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常常在惡劣或者危險的環(huán)境下應(yīng)用，所以節(jié)點的電池不可能被替換，這導(dǎo)致節(jié)點的能量受到限制。如何平衡并且降低節(jié)點的能量消耗一直都是目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的熱點問題之一。平衡并節(jié)省能耗最有效的方式是采用適當(dāng)?shù)穆酚蓞f(xié)議

2、。在路由協(xié)議里，最典型的是分簇路由協(xié)議，因此本文的主要研究內(nèi)容是分簇路由協(xié)議。本文研究的內(nèi)容如下:
　　 (1)綜述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景及意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)特征以及在各領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。使人們在一定程度上對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有了直觀的認(rèn)識。
　　 (2)簡要的概述了經(jīng)典路由協(xié)議的分類，并針對本文研究的重點，對典型的分簇路由協(xié)議LEACH、PEGASIS、EEUC、TEEN以及HEED協(xié)議進(jìn)

3、行了重點分析。對每一種分簇路由算法的原理、實現(xiàn)過程以及存在的問題都進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述?？偟膩砜?，這些算法目前都存在不同程度上的問題，比如，在選擇節(jié)點的過程中，未能將各個節(jié)點的剩余能量考慮進(jìn)去而導(dǎo)致的簇首能耗的不平衡;均勻的成簇模式和單跳的通信模式，造成的距基站較遠(yuǎn)的簇首的能量消耗較多等等。
　　 (3)本文在綜合了LEACH協(xié)議和EEUC協(xié)議優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的節(jié)能分簇算法。新提出的算法主要從三方面進(jìn)行了改進(jìn):首先

4、通過引入虛擬網(wǎng)格的思想，每個網(wǎng)格內(nèi)只激活剩余能量最多的節(jié)點來采集數(shù)據(jù)，以此來減少數(shù)據(jù)采集的冗余問題。其次將節(jié)點的剩余能量以及最優(yōu)簇首數(shù)引入到算法中，使簇首的選取更為的合理。最后，利用非均勻分簇來平衡簇群在簇內(nèi)與簇間的功耗。距離基站較近的簇群由于簇間轉(zhuǎn)發(fā)功耗較高而設(shè)定較小的簇群規(guī)模，通過減少簇群內(nèi)部的能量消耗，補充簇間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的能耗;而距基站較遠(yuǎn)的簇群在簇間的轉(zhuǎn)發(fā)消耗較少，從而可以劃分較大的范圍來包含更多的節(jié)點，增加簇群本身的能量消耗。<