无线传感器网络路由协议研究与设计

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无线传感器网络已经引起了和物理世界具有紧密关联的,范围广泛的学科领域的兴趣。分布式的环境感知能力,基于无线通信技术的简单灵活的部署方式,使得WSN成为影响我们日常生活的重要因素。通过提供分布式的实时的环境感知信息,WSN将现代通信技术基础建设拓展到了物理世界中。
  WSN由微小的传感器节点组成,这些节点既具有获取信息数据的功能也承担着网络中继的功能。每个传感器节点都由若干个传感器、微处理器和无线收发机组成,这些有效的传感器节点紧密相连获取物理现象的数据。传感器节点通过片上微处理器可以完成复杂的任务而不是仅仅传输它们感知到的信息,通过无线收发机可以实现相互连接以传输这些数据。传感器节点一般都是静止的并由能量有限的电池提供能源,所以即使节点位置没有变化,网络结构也会由于传感器节点的能量管理操作而发生动态变化。在这种复杂的环境中,如何使传感器节点功耗最小并保持联网是WSN面临的重要挑战。
  WSN中路由协议负责各节点与基站之间的数据转发路径的建立。随着WSN技术的不断发展,已经出现了很多针对WSN的路由协议。能源利用效率问题是WSN面临的最重要的问题,WSN路由协议必须具有高效节能的特性,以最大限度地提高网络的生命周期。本文提出了一种基于集中分簇和多跳路由的能量高效的CCEE路由协议。该协议由簇头选择算法,分簇形成算法和簇头节点与基站之间的多跳路由选择算法组成。簇头选择算法是由基站进行的,该算法综合考虑了全网中各节点的状态、剩余能量、位置等信息,保证了所选择的簇头在簇内及簇间数据传输时的能耗最低。簇的形成算法是通过非簇头节点与簇头节点之间进行通信协商,保证各簇头节点之间的负载均衡。路由选择算法基于簇头节点的最佳传输距离,在簇头节点与基站之间建立多跳转发路径来进行数据传输,最大限度的减小了网络中的能量消耗。新协议使用OMNET++进行建模仿真并与现有的三种路由协议进行分析对比,仿真结果表明,由于使用了集中分簇算法和多跳路由算法,新协议在能耗效率和网络生存周期方面均优于现有协议。
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