WSN中能量高效的非均勻分簇路由算法研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的迭代更新和嵌入式技術(shù)的極速發(fā)展，微型傳感器開始大量的出現(xiàn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，節(jié)點(diǎn)通過(guò)互相合作在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)采集用戶所需要的有效數(shù)據(jù)信息。WSN廣泛應(yīng)用于民事領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域，改變了人們?cè)谏詈凸ぷ鞣矫媾c物理世界的交互方式。但傳感器節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力、能量供應(yīng)及存儲(chǔ)信息能力有限，一定程度上限制了WSN的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有或者潛在的應(yīng)用，能量高效的路由協(xié)議必不可少。傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考

2、慮多種因素對(duì)協(xié)議的影響。鑒于此，論文圍繞如何減少能耗和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命這一問(wèn)題對(duì)WSN中路由協(xié)議進(jìn)行了探索與研究，論文所做的主要工作如下：
　?。?）概述了WSN的研究背景以及研究現(xiàn)狀，介紹了WSN的基礎(chǔ)知識(shí)、節(jié)點(diǎn)的組成以及WSN的體系結(jié)構(gòu)，總結(jié)了WSN的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用前景。
　　（2）介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信協(xié)議棧，總結(jié)了設(shè)計(jì)WSN路由協(xié)議時(shí)的影響因素，并分類介紹了WSN中經(jīng)典的路由協(xié)議。
　?。?）從優(yōu)化簇頭選舉

3、的角度出發(fā)，考慮到“熱區(qū)”和節(jié)點(diǎn)剩余能量，提出了一種基于非均勻分簇路由算法的簇頭優(yōu)化算法（LEACH-TOCH算法）。LEACH-TOCH算法首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)壽命模型和網(wǎng)絡(luò)能耗模型推導(dǎo)動(dòng)態(tài)變化的最優(yōu)簇頭數(shù)目，引入網(wǎng)絡(luò)收斂率，優(yōu)化了LEACH協(xié)議中的閾值T(n)的計(jì)算方法。非“熱區(qū)”內(nèi)的節(jié)點(diǎn)根據(jù)改進(jìn)后的閾值選舉簇頭，簇頭選舉結(jié)束后其余節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到信號(hào)的強(qiáng)度加入到距其最近的簇頭中；“熱區(qū)”內(nèi)選舉傳送節(jié)點(diǎn)，有效的解決了“熱區(qū)”內(nèi)負(fù)載不均衡的問(wèn)題。

4、最后在數(shù)據(jù)傳輸階段，LEACH-TOCH算法采用改進(jìn)的簇內(nèi)單跳，簇間多跳的通信方式傳輸數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果表明，LEACH-TOCH算法有效的降低了能量的消耗，提高了網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。
　?。?）基于能量高效的思想，在高密度的網(wǎng)絡(luò)中提出能量高效的非均勻分簇路由算法（HEEUC算法）。HEEUC算法首先判定冗余節(jié)點(diǎn)，休眠部分能量低的節(jié)點(diǎn)?？紤]到分簇最佳半徑，算法改進(jìn)了EEUC算法中競(jìng)選半徑的規(guī)則，解決了“熱區(qū)”的問(wèn)題。選舉簇頭，節(jié)點(diǎn)入簇之后