能量均衡的无线传感器网络地理位置路由协议研究及改进

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无线传感器网络(Wireless Sensor Network)融合了微传感器、嵌入式计算、现代网络和无线通信四大技术,作为一种新的计算模式推动着科技的发展和社会的进步。它能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时感知、处理信息,从而为人们提供大量真实可靠的监测信息,在军事应用、环境监测、空间探索和灾难拯救等领域具有极为广阔的应用前景。路由协议是一套将数据从源节点传输到目的节点的机制。在无线传感器网络中,节点的能量非常有限,且不易补充,因此其路由协议的设计要以降低节点能量消耗,延长整体网络生命周期为主要目标。本文主要针对无线传感器网络中地理位置路由协议展开研究。通过对现有的地理位置路由协议GPSR(Greedy Premier Stateless Routing)的分析研究,对其加以改进,提出一种新的EA-GPSR(Greedy Premier Stateless Routing based on Energy and Angle Elements)路由算法。本文主要研究工作和创新成果如下:(1)针对GPSR路由协议“热点问题”,加入了对节点能量的考虑,对节点能级进行划分,从高能级的节点中选择下一跳节点,从而使网络中的节点能量均匀消耗,延长了网络生存期。(2)在下一跳节点的选择中加入了对节点偏移角因素的考虑,并提出了相对距离因子的概念,结合两者,最终提出了下一跳节点选择概率函数,从而使传输路径收敛于最优路径,降低网络能耗。(3)采用了一种新的克服路由空洞的策略,既增大节点的传输半径为1.5R来穿越路由空洞。配合上面提出的节点能级划分,能够使空洞边缘节点都有机会转发数据,从而确保数据能够成功转发,并保证空洞不会继续扩大。实验仿真结果表明,改进协议和算法在节点能耗、数据分组转发成功率等其他一些方面优于原有协议和算法。
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