基于低能耗节能的无线传感器网络路由协议算法的研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wgy_2003_9
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无线传感器网络是目前计算机领域的一项研究热点,为人们获取信息提供了有利条件。传感器节点小容易隐蔽,价格便宜,所以可以大面积分布在要监测区域,而且容易部署、节点自组织形成网络。但是传感器节点的电池能量有限,而且大多数情况下不能充电和更换节点,节点能量一旦用完,意味着节点死亡,网络则受到影响,因此能量问题成为无线传感器网络的困扰。所以国内外的研究人员纷纷提出了基于能量的路由协议,怎样减少节点的能量消耗,延长网络寿命成为当今无线传感器网络协议研究的关键。由于无线传感器网络是应用性相关的网络,根据不同应用将路由协议分为不同的类别。本文阐述了无线传感器网络路由设计的特点和评价标准,并对无线传感器网络典型的路由协议做出分析和总结。论文将视点放在了分簇技术和节能技术上,对现有的分簇路由协议进行研究总结,并分析节能策略和常用的节能技术,提出了一种节能的负载均衡的分簇路由协议—EELCA(Energy Efficient and Load-balanced Clustering Algorithm)。协议采用分簇的形式,根据最优簇头比例计算出簇头个数,然后根据一定的规则划分区域,并分配每个子域内簇头个数;之后,每个子域根据能量的高低选举簇头节点,根据簇头的最优覆盖范围确定簇头间的距离,使得子域内的簇头保持一定的间距。既能覆盖全网,又避免产生信号干扰。簇头选举完毕后,普通节点申请加入簇,但此时并不限制区域,也就是说节点可以加入和自己同一个子域的簇头,也可以加入别的区域内的簇头。但是要遵循一定的原则,本文将这个原则命名为均衡原则,此原则考虑到三方面的因素,节点收到簇头的信号强度、簇头的成员数、以及簇头到基站的距离。根据这三点的判断来决定加入的簇。簇形成之后,进入稳定阶段,普通节点将信息发送给簇头,子域ID大的簇头又将信息发送给比自己ID小的簇头,直到将信息传递到基站。应用Matlab工具对EELCA进行仿真测试,各项实验结果表明,该协议能获得更好的均衡性和节能性。最后提出基于中国剩余定理Chinese Remainder Theorem(CR T)的转发技术,主要思想是将源信息包分割成若干个子包,使得网络中每个节点只需要转发很小的子包,这样减少了信息传输所产生的能耗。然后Sink节点根据CRT算法将收到的子信息包进行重组,恢复为源信息包。在传感器网络数据传输过程中,会出现丢包现象,在本文中的转发技术中,若发生某个子包丢失,sink节点仍然可以通过其他子包得到源信息包,提高了信息传输效率。
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