無線傳感器網(wǎng)絡能量均稀算法研究.pdf

1、研究無線傳感器網(wǎng)絡一個重要目的就是在滿足網(wǎng)絡應用需求和保證數(shù)據(jù)通信安全的前提下,盡可能地延長整個網(wǎng)絡的生命周期。在以分簇方式組織的傳感器網(wǎng)絡中,靠近基站的節(jié)點因轉(zhuǎn)發(fā)過多的數(shù)據(jù)而死亡,造成網(wǎng)絡中斷,使得外部的數(shù)據(jù)不能傳輸?shù)交?造成整個網(wǎng)絡中節(jié)點之間能量消耗不均衡問題。非均勻分簇算法采用不等規(guī)模的分簇,可以使簇的能耗更加均衡,但是仍然存在節(jié)點之間能量消耗不均衡問題,主要有兩方面的原因:每個簇首到基站的傳輸路徑有多條,通過每一條路徑進行數(shù)據(jù)

2、傳輸,所消耗的能量都不同,非均勻分簇沒有考慮簇首到基站的最優(yōu)傳輸路徑的選擇;采用非均勻分簇容易導致部分節(jié)點無法加入到任何簇,使得網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)不合理。
　　 因此,解決能量不均衡問題需要:1)針對非均勻分簇路由算法沒有考慮簇首與基站之間最優(yōu)路徑選擇,導致能量消耗不均衡問題,需要對簇首到基站的傳輸路徑進行優(yōu)化。2)針對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)不合理造成節(jié)點間能量消耗不均衡問題,需要對網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點進行合理的劃分,形成合理的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。論文

3、的主要貢獻如下:
　　 (1)在非均勻分簇的基礎上,提出了一種基于最小生成樹的非均勻分簇的路由算法。該算法通過非均勻分簇將網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點劃分為簇半徑大小不等的簇結(jié)構(gòu),使靠近基站的簇半徑較小,從而有效地減少簇內(nèi)能量的消耗,以便預留出一部分能量進行傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)遠離基站的簇首傳輸過來的數(shù)據(jù),通過節(jié)點的剩余能量和節(jié)點到基站的距離綜合考慮簇首的選舉,然后根據(jù)簇首的剩余能量和能量消耗建立最小生成樹,獲取最優(yōu)的傳輸路徑,從而減少傳輸路徑上的

4、能量消耗,可以有效地解決能耗不均衡問題。實驗結(jié)果表明,該算法的網(wǎng)絡生命周期分別比現(xiàn)有的EEUC和EBCA算法提高了70%和21%。
　　 (2)提出了一種基于最優(yōu)分簇數(shù)的分簇路由算法。根據(jù)已知的網(wǎng)絡模型計算網(wǎng)絡的最優(yōu)分簇數(shù)目和初始通信半徑,并通過調(diào)整節(jié)點通信半徑控制網(wǎng)絡分簇的大小,然后采用分布式周期性選舉的方式選舉簇首,形成合理的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),從而均衡網(wǎng)絡中節(jié)點之間的能量消耗。實驗結(jié)果表明,該算法可以有效解決簇首之間過多消耗能量