无线传感器网络技术作为现阶段物联网发展的核心,将传感器、分布式信息处理、现代网络、无线通信等技术高度融合到一起,是当前国内外备受关注的研究热点。在无线传感器网络中,因传感器节点自身的限制如能量十分有限,因此如何让有限节点的能量高效地被利用来最大化网络生命周期,已成为无线传感器网络的关键性问题。为此,路由协议的选择策略起着举足轻重的作用,根据具体的应用环境和性能的不同,各种路由协议各有千秋。
　　 本文通过对无线传感器网络的能耗特点进行了归纳,分析了无线传感器网络中的能耗特点,总结了无线传感器网络路由协议设计的目标。对现有的最典型和最重要的路由协议作了分类。着重对目前基于分簇的无线传感器网络路由算法的簇头选择机制、非簇头节点的归属机制以及簇问数据传输机制三个角度进行了详细系统化的分析。
　　 接着通过对典型的分簇式路由算法LEACH进行系统化的分析,引出了基于权值的分簇路由算法WBCP和EECS成簇算法,WBCP算法因在节点参与簇头的竞选时的因素考虑的不够全面而且该算法人为的确定权重系数,缺乏一定的理论依据;EECS算法在成簇时单纯的从节点距离簇头的远近出发,未能使节点加入到合适的簇内。为此本文从两种算法的不足出发将簇头的选择和如何成簇两方面进行改进与结合,提出了一种基于权重和适合因子的WSN的节能分簇路由算法(WF-EECA)。
　　 在簇头的选举机制中将节点的度、当选过簇头的次数、到邻居节点的距离平均值、节点的剩余能量以及到基站的距离作为综合的考量因素,同时,为了理论上确定出权值系数还引入了层次分析法;在非簇头节点归属机制即簇的形成中也引入了成簇适合函数F,综合考虑了簇头的剩余能量,节点与基站的距离以及节点与簇头间的距离三个因素,使节点选择最佳的簇加入其内;而且簇头的选举也无需周期性的进行,而是采用基于能量阈值的动态簇头轮换机制,利用网络局部拓扑的信息交换,进而快速有效的分簇并减少了簇头选举次数,节省了能量。
　　 最后采用MATLAB软件搭建仿真平台,将改进的算法与LEACH、WBCP、EECS三种算法进行了仿真性能比较。实验结果表明,改进的算法与相应的原有的路由算法相比,有效地均衡网络能耗,延长网络寿命,对异构无线传感器网络也有较强的适应性。