基于能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由大量具有感知，數(shù)據(jù)處理和無線通信功能的傳感器節(jié)點組成的自組織多跳網(wǎng)絡(luò)，可用于大范圍內(nèi)的多種環(huán)境參數(shù)的采集和處理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以數(shù)據(jù)為中心，傳感器能量有限等特點，因而針對提高無線傳感器的生存時間，提高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的研究已成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究涉及到無線傳感器的路由算法，安全算法和覆蓋算法等方方面面，其中，路由算法是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最受關(guān)注的研究之一，而充分合理利用能量則是路由

2、算法首要考慮的因素。
　　本文在調(diào)查了國內(nèi)外無線傳感器路由算法的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了現(xiàn)有的分簇路由算法的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有限的特性，結(jié)合不同網(wǎng)絡(luò)情況下傳感器節(jié)點能量消耗的主要因素的不同，從均衡節(jié)點消耗的目的出發(fā)，從兩個方面進(jìn)行了以下的研究:
　　(1)提出了一種基于剩余能量的改進(jìn)型路由算法WN-LEACH。該算法在N-LEACH算法的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了剩余能量作為簇首選舉的一個重要因素，在N-LEA

3、CH平衡了簇首節(jié)點能量消耗的基礎(chǔ)上，提高了算法對能量不均衡網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。為了適應(yīng)Sink節(jié)點在不同位置而帶來簇首傳輸能量消耗的不均衡性，算法引入了一個權(quán)重因子，可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)模型來進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，該因子可以由統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出，并可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點進(jìn)行動態(tài)更新。仿真結(jié)果表明，在sink節(jié)點遠(yuǎn)離布局范圍，節(jié)點初始能量隨機分布的情況下，WN-LEACH算法可以有效提高網(wǎng)絡(luò)的生存時間。
　　(2)提出一種基于博弈論的協(xié)同傳輸路由算法GTCR

4、A。在sink節(jié)點在布局范圍中央，初始能量不均衡的情況下，由于簇首選擇的隨機性，WN-LEACH存在著簇首過早死亡的問題。GTCRA針對這一問題，在博弈論的基礎(chǔ)上，引入了協(xié)同傳輸方法，分擔(dān)簇首的傳輸能量消耗。算法結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，在簇首選擇階段設(shè)計了基于節(jié)點剩余能量和簇內(nèi)節(jié)點傳輸能耗的支付函數(shù)，在協(xié)同節(jié)點選擇階段采用了一級密封拍賣的博弈模型。通過傳感器節(jié)點的博弈實現(xiàn)了簇首和協(xié)同節(jié)點的最優(yōu)選擇。仿真實驗表明，GTCRA算法在上述情