無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量有效路由算法研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和微系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了人們的廣泛關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由眾多部署在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)組成,通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可以廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)保、交通、醫(yī)療以及災(zāi)難預(yù)警等多個(gè)領(lǐng)域。
　　 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)通常依靠電池供電,能量極其有限且很多情況下不能進(jìn)行能量補(bǔ)充。因此如何提高能量的利用效率成為傳感器網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)研究內(nèi)容,而設(shè)計(jì)能量高效的路由算法是降低能

2、耗的重要手段。
　　 本文以高效地利用節(jié)點(diǎn)能量、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期為目標(biāo),對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由算法進(jìn)行研究。首先簡要的介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、主要特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域;接著對現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法進(jìn)行分類,詳細(xì)分析了典型路由算法的基本思想和優(yōu)缺點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了節(jié)能路由算法的設(shè)計(jì)要求。論文的工作主要包括以下兩個(gè)方面：
　　 (1)在由不同類型傳感器節(jié)點(diǎn)組成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型中,提出一種基于簇頭指定的節(jié)能分簇路由算

3、法(ECAH)。該算法將節(jié)點(diǎn)的剩余能量轉(zhuǎn)化為等待延時(shí),優(yōu)先選擇能量高的節(jié)點(diǎn)成為簇頭;通過限制簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)來均衡簇頭的負(fù)載;建立一棵以Sink節(jié)點(diǎn)為根的多跳路由樹進(jìn)行簇問數(shù)據(jù)傳輸;每輪根據(jù)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的剩余能量、能量消耗速率和距離參數(shù)指定下輪簇頭,降低了系統(tǒng)的開銷,節(jié)約了能量。通過OMNeT++實(shí)驗(yàn)仿真,與REECR和LEACFI算法進(jìn)行比較,結(jié)果表明ECAH算法具有較好的能量利用效率,能有效延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
　　 (2)針對現(xiàn)有

4、的一些QoS路由算法存在網(wǎng)絡(luò)局部能量消耗過快,生命周期短等缺點(diǎn),提出一種能量均衡的QoS路由算法(QERA)。該算法在最小跳數(shù)路由算法的基礎(chǔ)上,通過消息泛洪建立最小跳數(shù)場和節(jié)點(diǎn)局部路由表;區(qū)分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);節(jié)點(diǎn)沿著最小跳數(shù)場相反方向轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí),從路由表中選擇滿足QoS要求且剩余能量最大的節(jié)點(diǎn)作為下一跳,減少了低能量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù),均衡了網(wǎng)絡(luò)能耗。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,QERA算法不僅降低了數(shù)據(jù)包的平均傳輸延時(shí),還有效地延