基于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的分簇路由算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)以自組織多跳的方式運(yùn)作，作為底層硬件，傳感器節(jié)點(diǎn)在信號的感知、收集、傳輸過程中均存在能量消耗。由于傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限，必須采取高效的節(jié)能技術(shù)提高節(jié)點(diǎn)的能源效率，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常出現(xiàn)的能耗不均衡問題，本文采用分簇算法，通過延長單個(gè)節(jié)點(diǎn)的生命周期來提高網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，并最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能耗均衡。本文的主要工作如下：
　　1)針對大型傳感器網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常出現(xiàn)的“能量空洞”問題提出了基于環(huán)狀

2、網(wǎng)絡(luò)的能量空洞避免策略。假設(shè)一個(gè)圓形的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以被分割成多個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，Sink節(jié)點(diǎn)位于圓心位置。對每個(gè)環(huán)帶中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立分簇，然后從節(jié)點(diǎn)能耗均衡出發(fā)，將能量空洞避免問題轉(zhuǎn)化為求相鄰環(huán)帶的外半徑的多項(xiàng)式問題，并通過最小化最內(nèi)層環(huán)帶節(jié)點(diǎn)的能量消耗得到最內(nèi)層環(huán)帶的半徑，最后得到符合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)分布的局部最優(yōu)解，即保證除最外層環(huán)帶的其余環(huán)帶節(jié)點(diǎn)能耗均衡，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，這個(gè)策略有效地延長了近Sink的節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間。
　　2)在基于環(huán)

3、狀網(wǎng)絡(luò)的能量空洞避免策略中，對環(huán)帶內(nèi)的節(jié)點(diǎn)采用LEACH算法進(jìn)行分簇，有效降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，延長了近Sink的節(jié)點(diǎn)的生命周期，但不能均衡單個(gè)環(huán)帶內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間的能耗。對LEACH算法進(jìn)行改進(jìn)，提出基于均衡簇規(guī)模的BCS-L算法，該算法加入對節(jié)點(diǎn)的剩余能量的考量，將節(jié)點(diǎn)的剩余能量作為節(jié)點(diǎn)競選簇頭節(jié)點(diǎn)的一個(gè)因素，并加入簇規(guī)模的宏觀控制，最后得出均衡簇規(guī)模的算法。結(jié)果顯示，該算法很好地解決了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量利用不均衡的問題，更大地提高了網(wǎng)絡(luò)的生命周期