無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡聚簇路由協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)融合了傳感器、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)及小型嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)，具有體積小、自組織通信、攜載能量有限等特點(diǎn)。這些與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同的特點(diǎn)使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)更關(guān)注如何降低傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗以使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期更長(zhǎng)。
　　 本文首先分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，指出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的一些關(guān)鍵技術(shù)，分析了以SPIN、DD、MTE等為代表的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的能耗均衡方式。接著本文以LEACH為研究對(duì)象

2、，詳細(xì)分析了其路由形成方法及能量均衡辦法，給出了其能量消耗模型分析。LEACH協(xié)議采用分布式算法，由各節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)來(lái)確定自己是否擔(dān)任要消耗較多能量的簇首。由于采用隨機(jī)數(shù)方法，有時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)節(jié)點(diǎn)愿意擔(dān)任簇首的情況或者是全部節(jié)點(diǎn)都當(dāng)選為簇首的情況。另外隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生公式也未有照顧節(jié)點(diǎn)的剩余能量水平。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出基于LEACH協(xié)議的能量均衡聚簇路由協(xié)議，該協(xié)議考慮了節(jié)點(diǎn)的能量水平，改進(jìn)了簇首在建立階段和

3、數(shù)據(jù)傳輸階段的過(guò)程，該方法在簇穩(wěn)定階段由簇首節(jié)點(diǎn)檢測(cè)成員節(jié)點(diǎn)的能量值，在簇首能量值較低時(shí)候以較小代價(jià)動(dòng)態(tài)平穩(wěn)切換新簇首。通過(guò)協(xié)議的能耗分析顯示，改進(jìn)方法平衡了簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的能耗，能減小節(jié)點(diǎn)能耗。NS2中仿真結(jié)果也表明本文提出的算法大幅度提高了節(jié)點(diǎn)的生存能力，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存周期。由于LEACH協(xié)議并沒有考慮在移動(dòng)環(huán)境中的應(yīng)用，在移動(dòng)環(huán)境中表現(xiàn)不佳，本文在此基礎(chǔ)之上提出移動(dòng)環(huán)境中聚簇路由協(xié)議。該協(xié)議結(jié)合地理位置信息，綜合考慮了節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度、節(jié)