WSN中多跳均匀分簇路由算法的设计与仿真实现

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无线传感器网络(wireless sensor network,简称WSN)是一种新型的无基础设施的无线网络,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,通过无线通信方式把信息传送到信息汇聚点。WSN具有自组织、高可靠性和以数据为中心等特点,具有十分广阔的应用前景。  无线传感器网络的路由协议对无线传感器网络的应用和普及起着重要的作用,有效节约能源、延长网络生命周期是衡量路由协议优劣的一个重要依据。分簇路由协议有消耗能量少,网络稳定,方便管理等优点。LEACH分簇协议采取随机选择来选举簇头,但是簇头分布可能过于密集或者过于稀疏,导致无线传感器网络的能量损耗不均匀;LEACH要求节点与簇头以及簇头与基站均直接通信,所以网络的扩展性不强,不适用于大型无线传感器网络。  在分析和比较了大量文献提出的无线传感器网络的路由协议的基础上,借鉴其中的优秀思想,提出了一种多跳均匀分簇路由EMR(Equal cluster based Multi-hop Routing)算法。论文中主要对LEACH算法的改进有如下两点:  (1)设计了均匀分簇的簇头选择算法,从节点中随机选择候选簇头,候选簇头再通过竞选半径和剩余能量来构造大小均匀的簇,完成整个无线传感器网络的簇头选择,克服了簇头过于密集或者过于稀疏导致网络能量损耗不均匀的缺点,使簇头数目更加稳定。  (2)簇头与簇头之间采用以簇头节点剩余能量和链路消耗代价的权值为基础的多跳路由协议,完成远距离簇头的数据传输,降低簇头的能量消耗,可以有效地避免簇头能量消耗过高的问题。  实验仿真结果显示,EMR算法相对LEACH协议、LEACH-E协议和MTE协议更有效地节省了节点的能量,显著地延长了网络的存活时间。
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