基于能耗均衡的異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSNs）中節(jié)點(diǎn)攜帶能量有限，且難以對節(jié)點(diǎn)電池充電或更換，所以如何有效均衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一直需要解決的問題。分簇路由算法由于具有能量利用率高，路由結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是延長網(wǎng)絡(luò)生存周期的有效途徑之一。傳統(tǒng)的分簇路由算法大多集中在同構(gòu)WSNs領(lǐng)域，而異構(gòu)WSNs是對同構(gòu)WSNs理論研究及應(yīng)用開發(fā)的深入與推廣，不僅兼容同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的各種技術(shù)，還可

2、以借助節(jié)點(diǎn)異構(gòu)特性滿足實(shí)際應(yīng)用需求，因此在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中研究分簇路由算法具有十分重要的意義。
　　論文基于能量異構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對分簇路由算法進(jìn)行研究。針對分簇路由算法簇頭選舉隨機(jī)性，異構(gòu)節(jié)點(diǎn)能耗不均衡，算法可擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)，論文在研究分析DEEC算法（Distributed Energy-Efficient Clustering algorithm）的基礎(chǔ)上，提出了均衡的能量有效性分簇算法(Balanced and Energ

3、y-Efficient Clusteringalgorithm，BEEC)和均衡的能量有效性多跳分簇算法(Balanced andEnergy-Efficient Multi-hop Clustering algorithm，BEEMC)兩種改進(jìn)算法。
　　BEEC算法在選舉簇頭時(shí)引入競爭機(jī)制，使得在一定的區(qū)域范圍內(nèi)有且只有一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)分布。在簇組建階段，為了利用網(wǎng)絡(luò)能量異構(gòu)特性，成員節(jié)點(diǎn)在選擇所屬簇時(shí)不僅考慮簇內(nèi)通信能耗，還考慮

4、簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)簇頭節(jié)點(diǎn)剩余能量的高低構(gòu)建大小不等的簇，使得高級節(jié)點(diǎn)承擔(dān)更多的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。最后在MATLAB平臺上對BEEC算法進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其在能量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可以有效均衡網(wǎng)絡(luò)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存周期。
　　但是BEEC算法簇間采用單跳方式通信，不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。BEEMC算法是為了提高BEEC算法可擴(kuò)展性而提出的改進(jìn)算法，BEEMC算法簇間以多跳方式通信，并綜合考慮簇頭節(jié)點(diǎn)剩余能量、簇間通信代價(jià)和簇頭節(jié)點(diǎn)