能量异构的传感器网络分簇路由协议研究

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanfan001
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近年来,随着无线通信技术,嵌入式技术及微机电系统的日趋成熟,大力推动了低成本、低功耗的传感器制造产业的发展,进而集传感、计算及通信功能于一体的无线传感器网络(Wireless Sensor Works)应运而生。   无线传感器网络是由大量能量有限的传感器节点通过无线通信方式,自组织形成的网络,其作用是协作感知、采集、处理网络监测区域内用户感兴趣的对象信息,并将之传送给用户。而网络中的传感器节点往往通过电池供电,电池能量有限且难以补充,因此如何提高节点能效,降低网络能耗,延长网络生命周期成为无线传感器网络研究的核心问题之一。   本文首先对传感器网络体系结构、特点和关键技术进行分析。然后对传感器网络路由协议设计原则及性能指标进行阐述,对典型路由协议简单分类,并着重分析了分簇路由协议。在此基础上,针对簇的持久化和负载均衡两方面分别提出了基于助理簇头的持久化分簇路由协议ACPCR和基于能量负载均衡的分簇路由协议LBER,主要工作和创新点如下:   第一,针对使用传统路由协议如EMR等的传感器网络频繁分簇重组,导致节点能效低,网络生命周期短的问题,提出基于助理簇头的持久化分簇路由协议。通过在簇内添加助理簇头负责簇内数据转发,来降低簇头消耗,延长簇的生命周期。通过确定簇内助理簇头集合,进行助理簇头轮转,持久化簇的结构,均衡簇内负载,提高网络负载均衡性。   第二,针对传统路由协议中,簇头或候选簇头的选取依赖于周期性离散变化的T(n),引发的最终簇的数目、分布、规模不合理,进而导致网络性能下降的问题,提出了基于能量负载均衡的分簇路由协议,它采用分布式与集中式相结合的簇头选取方案,使簇头数目、分布更加合理,均衡了网络负载,提高了网络性能。   最后使用MATLAB对改进的分簇路由协议进行了实验验证,与其它分簇路由协议对比,发现改进协议能够有效提高网络节点能效,均衡网络负载,延长网络的稳定期与生命周期。
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