無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法研究及NS2仿真.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成的,它們被部署在所需監(jiān)測(cè)的目標(biāo)區(qū)域。這些節(jié)點(diǎn)協(xié)作地感知和處理監(jiān)測(cè)區(qū)域中的信息,即能夠用來獲取客觀物理世界的信息。因此近年來被廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境和棲息地的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、智能家居、火災(zāi)探測(cè)、機(jī)械監(jiān)控、工農(nóng)業(yè)控制、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制和城市交通等諸多領(lǐng)域。因此WSNs在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。
　　路由協(xié)議是WSNs當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。因?yàn)閷?duì)傳統(tǒng)的有線和無線網(wǎng)絡(luò)適用的路由協(xié)議并不能適用

2、于WSNs的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),所以必須為WSNs設(shè)計(jì)合適的新路由協(xié)議。目前,大量適用于WSNs的路由協(xié)議被提了出來,如基于LEACH和LEACH-C協(xié)議的分簇算法的研究就是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
　　本章首先概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)內(nèi)容,如其定義、特征、應(yīng)用、主要技術(shù)和當(dāng)前研究現(xiàn)狀。然后簡單介紹了無線傳感器中的典型路由協(xié)議,接著著重對(duì)LEACH和LEACH-C協(xié)議的運(yùn)行原理進(jìn)行了詳細(xì)說明。分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn),并針對(duì)它們的不足做了改進(jìn),提出了兩

3、種新的分簇算法CBMBC和IEEC,并分別對(duì)兩種算法做了理論正確性分析和仿真證明。
　　在CBMBC中,提出了一種圓形網(wǎng)絡(luò)中分環(huán)多跳的均勻分簇協(xié)議,將圓形網(wǎng)絡(luò)劃分為等寬的環(huán),在不同環(huán)上設(shè)置大小均等的簇規(guī)模,每一層環(huán)中簇頭的能量同構(gòu),不同環(huán)中簇頭的能量異構(gòu),每層環(huán)上的普通節(jié)點(diǎn)將收集的數(shù)據(jù)以單跳方式發(fā)送給本簇中的簇頭,位于外環(huán)上的簇頭則通過位于相鄰內(nèi)環(huán)上的簇頭將數(shù)據(jù)以多跳的方式發(fā)送給位于圓環(huán)中心的基站。同時(shí),根據(jù)普通節(jié)點(diǎn)的能耗和每層環(huán)

4、上簇頭和基站的相對(duì)距離設(shè)置簇頭的初始能量。理論與仿真結(jié)果證明,和LEACH以及LEACH-C相比,CBMBC可以延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。
　　在IEEC中提出了一種能量有效的分簇協(xié)議,簇頭節(jié)點(diǎn)的高能量負(fù)載被每個(gè)簇中選出的發(fā)送節(jié)點(diǎn)所分擔(dān)。簇頭節(jié)點(diǎn)和發(fā)送節(jié)點(diǎn)的選擇分別基于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的平均剩余能量和每個(gè)簇中成員節(jié)點(diǎn)的平均能量以及相對(duì)距離。由于簇頭的能量負(fù)載被大大降低,因此不需要進(jìn)行全局的簇重構(gòu),避免了大量能量的額外開銷。并且發(fā)送節(jié)點(diǎn)在簇內(nèi)的輪轉(zhuǎn)