無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層聚類路由算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域的大量微型傳感器節(jié)點，通過無線通信方式形成的一種多跳、自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)路由的發(fā)現(xiàn)和維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的好壞有著重要的影響。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議按照最終形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以劃分為平面路由協(xié)議和分簇路由協(xié)議。在平面路由協(xié)議中，所有節(jié)點的地位是平等的，原則上不存在瓶頸問題;其缺點是可擴(kuò)展性差，維護(hù)動態(tài)變化的路由需要大量的控制信息。在分簇

2、路由協(xié)議中，簇成員的功能比較簡單，不需要維護(hù)復(fù)雜的路由信息，這大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制的信息量，具有很好的可擴(kuò)展性;其缺點是簇首結(jié)點可能會成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。所以在分簇路由協(xié)議中實現(xiàn)全網(wǎng)的能耗均衡顯得尤為重要。
　　 論文的主要工作是研究基于分簇、實現(xiàn)能耗均衡為出發(fā)點，尋找適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的分層聚類路由算法。
　　 (1)針對LEACH協(xié)議的分簇有隨機(jī)性、簇首分布不均勻、造成網(wǎng)絡(luò)生命周期短的缺點，提出了基于無線傳感器的分層聚類

3、路由算法MEBC。在簇首選擇階段，提出了“競爭機(jī)制”，用于解決LEACH協(xié)議簇首分布不均勻的問題;在此基礎(chǔ)上，將傳感器節(jié)點分成不同的層次，以能耗均衡和跳數(shù)作為傳輸路徑建立標(biāo)準(zhǔn)，通過基站的自治性和多跳傳輸進(jìn)行路由選擇;引入“中繼節(jié)點”，將簇間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的重心從簇首分擔(dān)到中繼節(jié)點，而非多簇首傳感器節(jié)點與基站節(jié)點間直接傳輸或簇首間建立簡單路徑傳輸，將簇間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的重心從簇首分擔(dān)到中繼節(jié)點，這樣不僅可以減輕簇首的負(fù)擔(dān)，而且對長距離傳輸擁有有較好的

4、效果，大大延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
　　 (2)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，能耗均衡非常重要。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大多以采集、監(jiān)測為目的，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)最終都會流向基站。由于源節(jié)點與目的節(jié)點的數(shù)量不對稱，源節(jié)點眾多而目的節(jié)點單一，這使得網(wǎng)絡(luò)流量不均勻，越靠近基站的節(jié)點消耗的能量越多，也就形成了“熱區(qū)效應(yīng)”，因此能量空洞問題也就不可避免。針對這些問題，本文在MEBC算法的基礎(chǔ)上，引進(jìn)非均勻分布策略思想，使內(nèi)層擁有更多的節(jié)點。實驗仿真表明，節(jié)點非均勻