基于權(quán)值的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由改進(jìn)算法研究.pdf

1、近年來隨著傳感器和無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)技術(shù)也迅猛發(fā)展，可以把大量低成本的傳感器節(jié)點(diǎn)分布在廣闊的區(qū)域來監(jiān)測(cè)感興趣的環(huán)境。由于傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限，網(wǎng)絡(luò)部署區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，所以如何最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期是傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的首要挑戰(zhàn)。另外，在無線通信中，無線通信模塊的能量主要消耗在數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收上。因此，如何設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制以滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信需求是傳感器網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

2、。
　　本文對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量有效的分簇路由算法進(jìn)行了探索性研究，對(duì)基于權(quán)值的分簇路由協(xié)議提出了改進(jìn)算法。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1．分析影響WSNs壽命的主要因素。路由機(jī)制是影響WSNs壽命的主要因素。直接將數(shù)據(jù)傳給基站的單跳路由機(jī)制使離基站較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)消耗很多能量。
　　2．對(duì)分簇路由應(yīng)解決的主要問題——能量有效性進(jìn)行討論。分簇路由將WSNs分成若干簇，每個(gè)簇選舉出一個(gè)簇頭，簇頭將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行

3、數(shù)據(jù)融合后再傳給基站。因此，在通信中，簇頭的能耗率勢(shì)必比其它節(jié)點(diǎn)的快，為了使網(wǎng)絡(luò)的能耗平均地分?jǐn)偨o網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，簇頭的選舉算法是關(guān)鍵。
　　3．根據(jù)基于權(quán)值的分簇路由協(xié)議（Weight-based Clustering Protocol，WBCP）提出了其改進(jìn)算法(Weight-based Clustering Improved Algorithm，WCIA)。WBCP在選取簇頭時(shí)只考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量和與鄰居節(jié)點(diǎn)的平均距離，

4、WCIA在此基礎(chǔ)上增加了另外三種因素——節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)、擔(dān)任過簇頭的次數(shù)和能耗率，每個(gè)因素給設(shè)置了一個(gè)權(quán)系數(shù)。另外，WBCP是人為確定權(quán)系數(shù)的，缺乏合理性，WCIA引入了層次分析法，用數(shù)學(xué)方法來確定權(quán)系數(shù)，選出的權(quán)系數(shù)更真實(shí)地反映出了它們對(duì)簇頭選取影響中所占的比重。
　　本文最后在 Matlab上對(duì)算法進(jìn)行了仿真模擬。仿真結(jié)果表明，在低吞吐量時(shí)，較WBCP、LEACH與LEACH－C，WCIA可使網(wǎng)絡(luò)壽命分別延長4％、13%和1