无线传感器网络路由协议研究

• 作 者: 黄玉梅
• 机 构: 重庆邮电大学
• 出 处: 重庆邮电大学
• 发表日期: 2010年12期
• 关键词: 无线传感器网络

无线传感器网络是由传感器、微机电系统和网络融合而成的一种综合的信息获取和处理系统。随着“普适计算”技术模式的出现，以无线传感器网络的广阔应用前景和发展态势来看，加强其研究工作的力度是非常必要的。
　　 本文基于传感器网络节点随机分布的特殊环境，对无线传感器网络路由协议进行了研究。基于无线传感器网络节点依赖电池供电，而电池能量又有限的情况，如何延长传感器网络的生命周期就成为传感器网络路由协议设计的关键问题。
　　 本文首先介绍无线传感器网络路由协议的分类以及各类协议的优缺点；然后重点对无线传感器网络中一种典型的分簇路由协议LEACH开展了研究分析，并在此基础之上提出了LEACH协议的改进协议MLEACH。MLEACH协议在LEACH协议的基础上进行了以下三个方面的改进：
　　 第一，LEACH选簇中p值的改进。计算分析发现，当无线传感器网络的区域面积一定时，P值的确定主要取决于传感器节点分布的密度。本文考虑到传感器节点的死亡会使传感器节点的分布密度发生改变，因此适当的改变p值，可以更有效地利用整个网络的能量，延长网络的寿命。
　　 第二，选簇阈值以及簇头选取频率的改进。由于LEACH协议存在频繁选取簇头的缺陷，使得整个网络在选取簇头阶段和成簇阶段消耗了大量的无效能量，而用于网络实际工作的有效能量相对减少。通过大量的数据计算分析，本文给出了一种有效降低选簇频率的改进方法。
　　 第三，提出了以使网络分簇均匀的簇头竞争机制。由于网络的随机分布特性，以及LEACH协议的随机特性，使得网络存在分簇不均的可能。因此，本文通过对所有传感器节点分区标号，通过比较被选簇头的标号来判断并控制簇头分布不均匀的情况。
　　 最后，本文通过仿真软件MATLAB的仿真分析，表明MLEACH协议与LEACH协议相比，可以有效地延长网络的生存寿命及运行时间，能够均衡网络整体能耗，提高网络的分簇均匀度，改善网络的总体性能。