基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡路由節(jié)能技術研究.pdf

1、由于傳感器技術、低能耗電子和射頻技術的進步，低能耗、廉價的無線傳感器得以大規(guī)模應用，相應的無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless SensorNetwork，WSN)應運而生。無線傳感器網(wǎng)絡是由大量具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點密集布設在無人值守的監(jiān)控區(qū)域而構成的，能夠根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務的“智能”自治測控網(wǎng)絡系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡集成了傳感器、分布式信息處理、嵌入式計算和無線通信四種技術，是一種全新的信息獲取、處理和傳輸技術。無線傳感

2、器網(wǎng)絡的隨機布設、自組織、環(huán)境適應等特點使其在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭和其它商業(yè)應用領域有廣闊的應用前景和很高的應用價值，因此引起了工業(yè)界和學術界的高度重視。 本文重點研究無線傳感器網(wǎng)絡的路由算法，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量龐大、單個節(jié)點資源極其有限，因此，節(jié)能技術是無線傳感器網(wǎng)絡所必須關注的最重要的環(huán)節(jié)，其路由算法設計的首要目標是提高能量有效性，延長網(wǎng)絡生命周期。本文從無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議和節(jié)能優(yōu)化的角度出發(fā)，進行了如下研究：

3、 第一，總結了無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展歷程、概念、結構、特點，介紹了無線傳感器網(wǎng)絡各種相關的針對數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)傳輸中采用的節(jié)能技術，研究了無線傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議體系和路由算法的分類，分析和比較了目前國外學者提出的幾種有代表性的路由算法如泛洪式路由算法，層次式路由算法，以數(shù)據(jù)為中心的路由算法等，并通過分析比較了各自的性能及適用場合。 第二，有針對性的選擇了層次式分簇路由算法LEACH 作為研究重點，指出了其存在的問題，并針對其因為

4、簇首選舉的隨機性而導致節(jié)點能量分布不均的缺點，提出了一種基于自適應讓位策略的分簇算法，通過設定一個能量門限來衡量簇首的健康度，并采用讓位策略來使那些趨于衰亡的簇首能找到合適的繼任者來擔當簇首，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕撍惴軌蜉^LEACH獲得更長的網(wǎng)絡壽命，并提高了網(wǎng)絡的吞吐量。 第三，由于無線傳感器網(wǎng)絡與物理通信環(huán)境的耦合程度遠高于其他網(wǎng)絡，而無線傳感器網(wǎng)絡的物理通信環(huán)境較為復雜，且動態(tài)性較強。為了有效的節(jié)省能量，保證傳輸?shù)目煽?/p>

5、性，無線傳感器網(wǎng)絡的路由算法設計上應該考慮物理通信環(huán)境的特點，如：射頻傳播不規(guī)則性，多徑衰落現(xiàn)象等。因此，可以考慮結合物理層采用特定的算法來保障和提高網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|量和效率，本文將無線通信中成熟的多輸入多輸出（MIMO）技術引入到單天線節(jié)點的無線傳感網(wǎng)中，有選擇的取代傳統(tǒng)的單輸入單輸出（SISO）傳輸方式。在綜合考慮了節(jié)點傳輸能量和系統(tǒng)能量因素后，得到了MIMO和SISO 兩種傳輸方式各自的適用范圍，并在此基礎上提出了一種基于分簇的協(xié)作式