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1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量隨機(jī)分布在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信方式形成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳感器節(jié)點(diǎn)消耗能量的模塊包括傳感器模塊、處理器模塊和無(wú)線通信模塊。隨著集成電路工藝的進(jìn)步,處理器和傳感器模塊的功耗變得很低,絕大部分能量消耗在無(wú)線通信模塊上。因此如何有效地利用節(jié)點(diǎn)能量,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)。 本文總結(jié)歸納了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),綜述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中典型的平面路由協(xié)議和分簇路
2、由協(xié)議,總結(jié)了分簇路由協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)。分簇路由協(xié)議是本文研究的重點(diǎn),研究分析分簇路由協(xié)議中最有代表性的LEACH協(xié)議的詳細(xì)流程。 在理想網(wǎng)絡(luò)模型下研究分簇路由協(xié)議每輪在不同階段的能量消耗,分析簇首節(jié)點(diǎn)數(shù)量、簇首節(jié)點(diǎn)的位置、簇的分布情況等因素對(duì)各階段能量消耗的影響。對(duì)LEACH協(xié)議進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并結(jié)合影響分簇路由協(xié)議能量消耗的相關(guān)因素分析LEACH協(xié)議中存在簇首節(jié)點(diǎn)數(shù)量不固定、分簇不均勻、分簇帶來(lái)的額外開銷大、選擇簇首時(shí)沒(méi)考慮節(jié)點(diǎn)剩余能
3、量的缺點(diǎn)。在分析分簇路由協(xié)議各階段能量消耗的基礎(chǔ)上,針對(duì)LEACH協(xié)議存在的缺點(diǎn)提出了改進(jìn)的分簇路由協(xié)議LEACH—FC(Fix Cluster)。與傳統(tǒng)的分簇路由協(xié)議動(dòng)態(tài)成簇不同,LEACH—FC采用固定簇的形式,匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的位置信息使用模擬退火算法優(yōu)化初始簇首節(jié)點(diǎn)集合,并對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分簇。此時(shí)的簇結(jié)構(gòu)使網(wǎng)絡(luò)全局能量消耗最小化,并且分簇相對(duì)比較均勻。使用固定簇并且每個(gè)簇中有一個(gè)簇首節(jié)點(diǎn),不僅能保證每輪網(wǎng)絡(luò)中的簇首節(jié)點(diǎn)數(shù)量
4、是最優(yōu)簇首數(shù)量,還可以減少分簇帶來(lái)的額外開銷。LEACH—FC的簇首選擇機(jī)制分為兩個(gè)階段,在第一階段,網(wǎng)絡(luò)中的簇首使用模擬退火算法優(yōu)化選取的節(jié)點(diǎn)直到這些節(jié)點(diǎn)的剩余能量少于自己簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)剩余能量的平均值,可以減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)剩余能量差異較大時(shí)進(jìn)入第二階段,選取剩余能量最多的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任簇首,更注重節(jié)點(diǎn)能量的均衡消耗。 通過(guò)NS2仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果表明改進(jìn)的分簇路由協(xié)議分簇相對(duì)比較均勻,網(wǎng)絡(luò)能量消耗、節(jié)
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