分簇?zé)o線傳感網(wǎng)能量空洞避免策略研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前國(guó)際上備受關(guān)注的、多學(xué)科交叉的熱門研究領(lǐng)域，作為一種全新的信息獲取、處理和傳輸技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要功能是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)區(qū)域的信息，并將信息發(fā)送給觀察者。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信、微系統(tǒng)技術(shù)和集成電路的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源嚴(yán)格受限的特點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)能量高效的路由協(xié)議成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)之一。
　　首先對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念和幾種經(jīng)典的

2、分簇路由協(xié)議作了詳細(xì)介紹，討論了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。接著對(duì)分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量空洞問題進(jìn)行了較為深入的研究，該問題的主要表現(xiàn)是靠近Sink的節(jié)點(diǎn)因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)大量的數(shù)據(jù)，過早的耗盡能量，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)分割。為了解決能量空洞問題，提出了兩種新穎的路由協(xié)議，一種是基于優(yōu)化簇半徑的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非均勻分簇路由協(xié)議（Uneven Clustering based on the Optimal cluster Radius，UCOR），另一種是基于非均勻中繼

3、節(jié)點(diǎn)選取的能量均衡路由協(xié)議（Energy Balance Routing in WSN with Nonuniform Relay Node Selection,EBR）。
　　UCOR協(xié)議的基本策略是采取非均勻成簇機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)中生成不等規(guī)模的簇，使靠近Sink區(qū)域的簇規(guī)模小于遠(yuǎn)離Sink節(jié)點(diǎn)的簇規(guī)模，從而減少靠近Sink的簇頭處理簇內(nèi)數(shù)據(jù)的能耗，以便為簇間的轉(zhuǎn)發(fā)儲(chǔ)備能量。相比其他非均勻分簇路由協(xié)議，UCOR協(xié)議通過優(yōu)化的候選簇頭競(jìng)

4、爭(zhēng)半徑公式在網(wǎng)絡(luò)中生成規(guī)模大小不等的簇，該公式引入了最優(yōu)簇半徑及相關(guān)參數(shù)以控制簇的非均勻程度。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與其他的路由協(xié)議相比，UCOR協(xié)議均衡了節(jié)點(diǎn)能耗，避免了能量空洞，顯著地延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生命。
　　EBR協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)分為監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)兩類，并參考最優(yōu)簇半徑對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理分層，在所需監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)目已知且均勻分布的情況下，通過理論推導(dǎo)得到各層為達(dá)到節(jié)點(diǎn)能耗均衡所需的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)目，從而得到各層所需的總節(jié)點(diǎn)數(shù)，并依層均勻部