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无线传感网络作为全球未来十大技术之一,越来越受到人们的重视。如何利用这种新兴的无线网络的能量资源,延长网络的生命周期,是无线传感器网络技术的一个关键问题。
在无线传感网络中,采用聚簇技术对网络的拓扑结构进行分层,同时采用数据融合技术,对需要被传送给用户的数据进行压缩,可以很好的降低网络传输数据所消耗的能量。尤其是动态聚簇路由,可以根据网络的能量分布情况,合理的调整网络的拓扑结构,并重新选举需要消耗较多能量的簇首节点,从而大大提高了整个网络能量消耗的均衡性。
本文着眼于无线传感器网络中的数据融合技术,分析研究了网络层中的数据融合,尤其是动态簇组织算法。在分析比较经典算法的基础上,提出了改进思路,主要工作概括如下:
(1)建立起一个动态聚簇结构的簇组织算法——低能量节点保护算法。该算法以保护网内能量较低的节点为目标,通过让能量最低的节点尽可能地离簇头最近,使能量最低的节点消耗最少的能量,从而可以尽可能延长能量最小节点的寿命,延长了整个网络的生存时间。
(2)改进了经典动态簇组织路由LEACH中簇头节点与基站的通信方式。在簇问路由的设计上,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到指定的簇头节点,然后通过该节点将整个网络收集的数据发送到基站。具体方案是在簇生成以后的Ttree阶段,从簇头集合中选一簇头作为唯一与基站通信的节点CHb。以CHb作为树根,其他簇头节点作为CHb的子孙创建近似最小汇集树。
(3)对网络中的实体建立了仿真模型;利用一阶无线传输模型,对网络中所需要用到的各项参数进行了配置。在进行网络仿真之后,对仿真结果以及得到的数据进行记录,整理并分析。同时将LEACH在我们所预设的网络环境下进行仿真,并对仿真结果进行了对比分析。
虽然保护低能量节点算法大大延缓了第一个死亡节点(FND)的出现时间,但是由于网络拓扑基本由这些关键节点——低能量节点所决定,难免会使理想的簇划分难于实现;簇间路由选择了近似最小汇集树的方法,但是又存在冲突与延时的问题,这些都是以后需要研究的方向。