能量高效的無線傳感器網絡分簇路由算法研究.pdf

1、物聯(lián)網是通過信息傳感設備，按約定的協(xié)議實現(xiàn)人與物、物與物全面互聯(lián)的網絡，是繼計算機、互聯(lián)網之后，世界信息產業(yè)的第三次浪潮。作為物聯(lián)網的感知層，無線傳感器網絡通過部署大量微型傳感器節(jié)點協(xié)作地完成實時感知、監(jiān)測和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的任務，采用多跳自組織方式將信息傳送到匯聚節(jié)點，并最終到達用戶終端。因此，無線傳感器網絡實現(xiàn)了信息世界與現(xiàn)實世界的融合，正在改變著人與自然交互的方式。
　　 目前無線傳感器網絡還面臨著許多問題，其中能量

2、受限問題已經成為傳感器網絡研究的瓶頸，節(jié)點采用硬件措施降低能耗的方法受到元器件制約，基于軟件的路由算法更適應節(jié)能這一發(fā)展趨勢。隨著節(jié)點數量和網絡規(guī)模的不斷擴展，傳統(tǒng)的平面型網絡結構已經不再適應，需要通過采用分簇結構的方式來延長網絡生命周期，本文主要研究無線傳感器網絡分簇控制路由算法。
　　 在構建兩種不同網絡模型的基礎上提出了3種分簇算法，并對其進行了深入研究。
　　 (1)、自適應非線性遞減慣性權重的粒子群優(yōu)化分簇路由

3、算法
　　 構建了同構的網絡模型，提出了一種適用于同構網絡的自適應非線性遞減慣性權重的粒子群優(yōu)化分簇路由算法。從能量有效性和均衡性出發(fā)，確定了根據簇頭平均剩余能量、簇內節(jié)點能量距離和簇頭到匯聚節(jié)點的最大歐氏距離三種因素優(yōu)化簇頭的方法，引入了自適應非線性遞減慣性權重來平衡局部和全局搜索能力。研究表明，該方法有效地均衡了網絡能耗，提高了網絡的生命周期。
　　 (2)、基于權值的異構網絡非均勻分簇控制算法
　　 構建了

4、異構的網絡模型，提出了適用于異構網絡的基于權值的非均勻分簇路由算法。在簇頭選舉時，綜合考慮了節(jié)點剩余能量、當選簇頭次數、與匯聚節(jié)點的距離、節(jié)點密集程度和節(jié)點消耗的能量5個因素，采用層次分析法計算權系數大小，避免了人為確定系數導致的不合理，最后將選取權值小的節(jié)點作為簇頭；提出了非均勻簇的成簇思想，保護了距離匯聚節(jié)點近的簇頭；提出了引入能量閾值進行簇頭輪換的思想，從而降低了頻繁選舉簇頭帶來的不必要的能耗。仿真結果顯示：能量異構節(jié)點的引入和簇

5、頭的優(yōu)化明顯改善了網絡傳輸性能并提高了網絡生命周期。
　　 (3)、基于異構網絡的接力簇傳輸雙簇頭安全分簇控制算法
　　 為了適應大規(guī)模部署的網絡中可能出現(xiàn)受到攻擊的情況，提出了一種接力簇傳輸的雙簇頭安全分簇控制算法。主簇頭在簇內收集數據，成員節(jié)點根據成簇代價公式加入，輔助簇頭按照接力簇的形式傳輸數據，同時增加了通過簇密鑰和簇間密鑰來加密數據傳輸的安全措施。研究表明，此方案適用于節(jié)點分布密集的大規(guī)模網絡，并且在一定程度上