面向?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗路由算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種獲取信息的新興技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域皆具有廣泛的應(yīng)用前景，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)就是其中一類典型的應(yīng)用系統(tǒng)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要周期性地采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程管理中心，節(jié)點(diǎn)持續(xù)的工作需要消耗大量的能量，由于節(jié)點(diǎn)能量十分有限且不能補(bǔ)充，這就要求實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)具有低功耗的特點(diǎn)。目前，已經(jīng)存在許多經(jīng)典的低功耗路由協(xié)議，但是，路由協(xié)議具有應(yīng)用相關(guān)性的特點(diǎn)，很難找出一種適用于所有應(yīng)用場(chǎng)合的路

2、由協(xié)議。因此，作者面向?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用背景，設(shè)計(jì)出一種簡(jiǎn)單有效的低功耗路由協(xié)議。
　　本文構(gòu)建了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)，針對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種基于低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarehy，LEACH)的改進(jìn)型低功耗路由算法。本文以降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量使用效率為研究方向，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。面向?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用需求，對(duì)經(jīng)典的L

3、EACH協(xié)議進(jìn)行了應(yīng)用分析和改進(jìn)，本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下四個(gè)方面：
　　①研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的經(jīng)典路由協(xié)議，分析了路由機(jī)制特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，并且從多個(gè)方面對(duì)經(jīng)典的路由協(xié)議進(jìn)行了比較分析。
　　②研究了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，將分布式管理的概念引入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建了面向?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)的層次型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性；并在此基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)，將LEACH協(xié)議引入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，利用LE

4、ACH低功耗的優(yōu)點(diǎn)，降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命。
　　③對(duì)LEACH協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析，針對(duì)該協(xié)議存在的簇頭節(jié)點(diǎn)分布不均勻、低能量節(jié)點(diǎn)有可能被選為簇頭節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，論文定義了公式F來(lái)選取簇頭節(jié)點(diǎn)，杜絕低能量節(jié)點(diǎn)被選為簇頭節(jié)點(diǎn)的情況，同時(shí)，論文對(duì)每個(gè)簇的規(guī)模進(jìn)行了優(yōu)化，解決了熱點(diǎn)區(qū)域簇頭節(jié)點(diǎn)容易提前死亡的問(wèn)題；針對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)和基站單跳通信消耗能量大的問(wèn)題，論文提出基于局部信息的多跳路由算法，減少了能量消耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生命周期