無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無環(huán)路能量均衡路由算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSNs)作為一種新興的、將改變?nèi)祟惻c物理世界交互的新技術(shù),在民用和軍事方面已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用,如環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸監(jiān)控、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知、公共安全和智能家居等。尤其隨著物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化,進(jìn)一步推動(dòng)著WSNs的規(guī)?；蜕虡I(yè)化。
　　WSNs也有著自身的缺點(diǎn),其中能量受限是最大的制約條件,所以在 WSNs設(shè)計(jì)中,能量是優(yōu)先考慮的因素,如何節(jié)省單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗、均衡整

2、個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量消耗速率、最大化網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間是 WSNs研究的重點(diǎn)。其中網(wǎng)絡(luò)層的路由策略對(duì)WSNs的生命周期有著重要影響,設(shè)計(jì)出能量高效的路由協(xié)議已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn),也同樣是本文研究的重點(diǎn)。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)分析 WSNs的研究現(xiàn)狀,明確該領(lǐng)域所涉及到的研究熱點(diǎn)、需要改進(jìn)的地方、難點(diǎn)和尚未解決的問題,確定本文所研究的方案的現(xiàn)實(shí)意義,并對(duì)該方案的發(fā)展前景和應(yīng)用效果進(jìn)行了大膽的預(yù)測(cè)和展望。
　

3、　(2)研究現(xiàn)有能量有效性路由算法對(duì) WSNs性能影響,分析總結(jié)它們各自的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。前人提出的一些能量有效性路由算法,如 Mini-Hops、LEACH、PEGASIS、TEEN、HEED等算法,在網(wǎng)絡(luò)能量效率等方面都有良好的表現(xiàn),但基于這些路由協(xié)議,會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)載差異大,從而導(dǎo)致能量消耗不均衡,因此需要設(shè)計(jì)出能夠保持全局網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗的路由算法,以滿足應(yīng)用需求。
　　(3)討論現(xiàn)有的能量均衡路由算法,如EBRP、M

4、AP、AEAP等算法,在此基礎(chǔ)上提出一種新的能量均衡路由算法——無環(huán)路能量均衡路由算法(A Hybrid Energy Balanced Loop-Free Routing Protocol for Wireless Sensor Networks,HEBR)。該算法通過構(gòu)建深度維度場(chǎng)、剩余能量維度場(chǎng)、能量密度維度場(chǎng),在各個(gè)維度場(chǎng)的綜合作用下選擇下一跳傳輸節(jié)點(diǎn),深度維度場(chǎng)將下一跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)限制在父節(jié)點(diǎn)和兄弟節(jié)點(diǎn)之間,剩余能量維度場(chǎng)有效

5、保護(hù)能量較低的節(jié)點(diǎn),能量密度維度場(chǎng)用來驅(qū)使數(shù)據(jù)包總是向著能量密度大的區(qū)域傳送,可以有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)載平衡、整網(wǎng)能源消耗均衡、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)。同時(shí)設(shè)計(jì)了一種路由環(huán)路消除和冗余跳數(shù)減少的機(jī)制,可以確保在路由選擇過程中不會(huì)出現(xiàn)路由環(huán)路的情況,從而減少傳輸時(shí)延、避免不必要的能量消耗、提高傳輸可靠性。
　　(4)在MATLAB平臺(tái)下,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),分析仿真結(jié)果,進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。與Mini-hops、EBRP算法相比,我們提出的 HEBR算