異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡路由算法研究.pdf

1、異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中普遍存在，隨著傳感器節(jié)點(diǎn)能量消耗速率不同，即使同構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在生存期也將出現(xiàn)異構(gòu)性。節(jié)點(diǎn)電源能量受限是實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)約束。充分利用節(jié)點(diǎn)電源有限能量，設(shè)計(jì)能量高效的路由協(xié)議以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期是目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用研究的熱點(diǎn)之一。因此，開展異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡路由
　　算法的研究具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　論文首先分析比較了平面路由、層次路

2、由和基于地理位置路由三種類型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，討論了設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議需要滿足的目標(biāo)要求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。其次，從節(jié)點(diǎn)異構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)兩方面，分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有的由眾多因素決定的異構(gòu)性。就異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)模型和節(jié)點(diǎn)能耗模型重點(diǎn)討論了分簇結(jié)構(gòu)對(duì)于節(jié)點(diǎn)能量高效利用的優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)中存在的能耗不均衡問題，研究了兩種節(jié)點(diǎn)能量異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇頭選舉算法。最后，在節(jié)點(diǎn)異構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)存在的能耗不均衡

3、問題分別從非均勻分簇和簇頭節(jié)點(diǎn)混合通信兩種角度提出了適用于不同條件的兩種能耗均衡的路由算法。
　　非均勻分簇路由算法以節(jié)點(diǎn)硬件配置相同，初始能量在一定范圍內(nèi)均勻分布為基礎(chǔ)。候選簇頭根據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的距離在不同的競(jìng)選半徑內(nèi)競(jìng)選，使得離匯聚節(jié)點(diǎn)近的簇較小，簇頭為轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)預(yù)留能量。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，簇頭到匯聚節(jié)點(diǎn)采用最優(yōu)多跳跳數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)，減少了網(wǎng)絡(luò)能耗。實(shí)驗(yàn)表明，使用非均勻分簇算法的網(wǎng)絡(luò)中簇頭分布較為合理，簇頭數(shù)目穩(wěn)定，且隨時(shí)間推移不斷縮小

4、了節(jié)點(diǎn)的能量標(biāo)準(zhǔn)差，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定工作周期，節(jié)點(diǎn)幾乎在同一周期死亡，均衡了網(wǎng)絡(luò)的能耗。
　　混合通信路由算法的條件是在小規(guī)模的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中少量高級(jí)節(jié)點(diǎn)硬件配置較高，具有數(shù)據(jù)融合能力，比普通節(jié)點(diǎn)有更強(qiáng)的計(jì)算能力、通信能力、存儲(chǔ)能力和更多的能量。把具有資源優(yōu)勢(shì)的高級(jí)節(jié)點(diǎn)一直作為簇頭，其它節(jié)點(diǎn)作為成員。為了平衡離匯聚節(jié)點(diǎn)較近和較遠(yuǎn)簇頭的通信能耗，使用一定比例的單、多跳相結(jié)合的混合通信方式。仿真實(shí)驗(yàn)比較了不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和不同射頻參數(shù)下