無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法與仿真研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種感知網(wǎng)絡(luò),由大量規(guī)模小,成本低和能力有限的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。這些節(jié)點(diǎn)收集局部環(huán)境中的信息數(shù)據(jù),以無(wú)線方式通過(guò)單跳或多跳將這些數(shù)據(jù)傳送給基站,由基站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后再發(fā)送給外部網(wǎng)絡(luò)。
　　在為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)的主要目標(biāo)就是最小化網(wǎng)絡(luò)能耗和最大化網(wǎng)絡(luò)壽命。分簇就是這樣一種技術(shù),它通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)劃分成簇來(lái)管理網(wǎng)絡(luò),從而減少節(jié)點(diǎn)能耗和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。本文提出了三個(gè)分簇算法來(lái)解決現(xiàn)有分簇機(jī)制中存在的問(wèn)題。我們對(duì)這

2、些算法同時(shí)進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。結(jié)果顯示這些算法所產(chǎn)生的簇頭均勻,分布情況良好,節(jié)點(diǎn)能量得到了高效利用,節(jié)點(diǎn)間能耗得到了有效均衡,網(wǎng)絡(luò)性能和壽命也均得到了有效改善。
　　本文分為六個(gè)部分。第一章對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義、特點(diǎn)及應(yīng)用作了概述。第二章闡述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法的定義、優(yōu)勢(shì)、目標(biāo)及分類,還介紹了一些典型分簇算法。第三章提出了一個(gè)覆蓋和能量感知的分布式分簇協(xié)議 ECDC(Energy and Coverage-awar

3、e Distributed Clustering),該算法針對(duì)不同實(shí)際應(yīng)用中的覆蓋問(wèn)題設(shè)計(jì)了相應(yīng)的覆蓋重要性指標(biāo) CI。具備較高能量和較低覆蓋重要性的節(jié)點(diǎn)更易于被選為簇頭和路由節(jié)點(diǎn),從而可以構(gòu)造出耗能較少且覆蓋性能較高的分簇拓?fù)?。第四章分析了現(xiàn)存非均勻分簇算法的常規(guī)方法及其優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種改進(jìn)的分布式非均勻分簇協(xié)議 IDUC(Improved Distributed Unequal Clustering)。該協(xié)議使用一種新的競(jìng)爭(zhēng)半徑來(lái)

4、構(gòu)造大小不等的簇,該競(jìng)爭(zhēng)半徑同時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)距基站的距離,節(jié)點(diǎn)剩余能量以及節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)。協(xié)議的簇間路由樹同樣考慮了這些參數(shù),以進(jìn)一步均衡簇頭間的能耗。第五章針對(duì)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布且能量異構(gòu)的WSNs提出了一個(gè)比較新穎的分簇協(xié)議 LECP-CP(Local Energy Consumption Prediction based Clustering Protocol),其中設(shè)計(jì)了新的簇頭競(jìng)選算法,即利用提前預(yù)知的節(jié)點(diǎn)局部能耗率作為節(jié)點(diǎn)競(jìng)選簇頭