无线传感器网络节能路由研究

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无线传感器网络(WSN)是一种全新的数据信息感知技术,由于其广阔的应用前景,近年来受到了广泛的关注,与此同时作为无线传感器网络的关键技术——路由算法也成为了研究的重点。无线传感器节点的能量受限是无线传感器网络的应用瓶颈,因此其路由的设计必须遵循低功耗的原则。本文对现今已提出的典型路由协议进行了综述,并在此之上提出了基于均匀分簇的路由算法和基于层次能量均衡分簇的路由算法。
  簇头分布区域和簇头数量的随机性是LEACH算法的重要特点,其算法的能耗大都用于控制消息的广播和簇内通信上,为了解决这一问题,本文提出的基于均匀分簇的路由算法,这种算法引入最优簇数的均匀分区策略,以确保簇头的均匀分布和数量恒定,并且取消了在网络范围内的周期性建立分簇。只有在簇头死亡或者因为某种原因失效的时候,才会进行簇头的重新选举,这样将大大地减少了控制消息的能耗;另外在簇头与汇聚节点之间引入了多跳路由的传输方式,大大减少了用于簇间通信能量消耗。在本文中,我们通过MATLAB来对算法进行仿真,并与LEACH相比,基于均匀分簇的路由算法可以降低整体网络的能量消耗,延长网络的生命周期和提高能源利用效率。
  在基于均匀分簇的路由算法中,均匀分簇机制下的多跳路由机制,将会导致网络中各个节点的能量消耗的不均衡,加速了节点的死亡,缩短了网络的生命周期。针对均匀分簇的路由算法的上述缺点,进一步提出了基于层次能量均衡分簇的路由算法,其基本思想是以网络中节点与汇聚节点之间的距离大小将网络划分成若干层不同大小的簇,越接近汇聚节点的簇将越小,从而减少了节点数量和簇间通信能量消耗;另外簇头需要转发的消息被减少,从而使网络能源消耗更加均衡。在本文中,我们使用MATLAB仿真基于层次能量均衡分簇算法,通过与LEACH和基于均匀分簇算法对比,得出了其能更优异地降低了整体网络的能量消耗,延长网络的生命周期,提高能源效率和平衡网络能耗。
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