無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效的分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,簡稱WSN)是一個(gè)多跳的具有自組織功能的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成,大量的節(jié)點(diǎn)通常布置在用戶需要監(jiān)測的環(huán)境惡劣的區(qū)域,節(jié)點(diǎn)布置完后,節(jié)點(diǎn)通過無線通信的方式形成多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的目的是通過節(jié)點(diǎn)和基站之間的協(xié)調(diào)控制,采集監(jiān)測區(qū)域的信息,當(dāng)用戶需要查看監(jiān)測的數(shù)據(jù)時(shí),及時(shí)地把采集的信息發(fā)送到基站,基站通過處理收集到的信息,以最友好的方式顯示給用戶。用戶根據(jù)觀察到的信

2、息,做出相應(yīng)的決定或者制定相應(yīng)的決策。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)的能量受限是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的約束之一,數(shù)據(jù)融合是將多份數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理,組合出更有效、更符合用戶需求的數(shù)據(jù)的過程。數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以有效的減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。本論文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)融合的一些基本理論知識,接著分析并改進(jìn)了LEACH靜止節(jié)點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合算法,最后提出了一種適用于移動的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)的HEED-M算法。本文的

3、主要內(nèi)容如下:(1)本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)融合的基本知識和一些典型的數(shù)據(jù)融合算法,包括平面路由算法與分層路由算法。(2)探討了LEACH路由算法,分析算法的優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)該算法在選擇簇首時(shí)沒有考慮節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的剩余能量、簇首采用單跳的方式與基站通信,對該算法進(jìn)行改進(jìn)。在選擇簇首時(shí),根據(jù)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的剩余能量和與基站的距離設(shè)定產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的定時(shí)時(shí)間,采用單跳和多跳混合的方式與基站通信,在多跳的方式中,依據(jù)距離能量函數(shù)來確定下一跳的路由,最后對

4、提出的算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并將仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與已有的算法進(jìn)行比較。(3)針對移動的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),深入研究了HEED-M算法,分析該算法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種改進(jìn)的HEED-M算法,在簇的生成階段,不僅考慮最小平均可達(dá)功率,還計(jì)算加入不同的簇各自需要的通信代價(jià),考慮節(jié)點(diǎn)的后續(xù)移動。對改進(jìn)的HEED-M算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并與LEACH、HEED-M算法比較,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)的算法解決了網(wǎng)絡(luò)的移動性帶來的高能耗問題,在網(wǎng)絡(luò)生命周期、能量消耗和