無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中聚類路由協(xié)議的研究.pdf

1、　　隨著微處理器、無線通信技術(shù)和微機電系統(tǒng)的發(fā)展,產(chǎn)生了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這一新的信息獲取和處理模式。多個傳感器節(jié)點通過無線通信、自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),協(xié)同工作實時感知、獲取和處理信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著廣闊的應(yīng)用前景,如軍事領(lǐng)域、環(huán)境科學、空間探索和商業(yè)應(yīng)用。
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同的特點,其能源的有限性深刻的影響了路由協(xié)議的研究。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議具有一些新的特征,提出了不同的設(shè)計要求。因此,傳統(tǒng)的路由協(xié)議已經(jīng)

2、不完全適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò),必須研究新的能源有效的路由協(xié)議。
　　從網(wǎng)絡(luò)拓撲的角度,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議可以分為平面型路由協(xié)議和聚類路由協(xié)議。根據(jù)一些共同屬性,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議進行了分類和對比研究,并且重點研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的聚類路由協(xié)議。通過現(xiàn)有的路由協(xié)議的分析表明：聚類路由協(xié)議是一種能源有效的通信機制。
　　低功耗自適應(yīng)聚類層次協(xié)議(Low Energy Adaptive Clustering Hi

3、erarchy,LEACH)是首先提出的聚類路由協(xié)議。概述了LEACH協(xié)議的基本思想,利用無線通信模型分析了LEACH協(xié)議中一個輪次的通信能量消耗。LEACH協(xié)議的通信過程可以劃分為輪次,每個輪次包括聚類建立階段和穩(wěn)定工作階段。在聚類建立階段,LEACH協(xié)議使用完全隨機的方式產(chǎn)生聚類首領(lǐng),建立聚類結(jié)構(gòu)；接著在穩(wěn)定工作階段,聚類首領(lǐng)收集、處理數(shù)據(jù),發(fā)送至用戶。聚類首領(lǐng)是聚類的控制、通信中心,消耗更多的能量。LEACH協(xié)議通過聚類首領(lǐng)的隨機

4、產(chǎn)生和周期性更換來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能量消耗的均衡。
　　LEACH協(xié)議中完全隨機的聚類首領(lǐng)選舉機制,有時產(chǎn)生嚴重偏離人們期望的聚類結(jié)構(gòu),存在聚類首領(lǐng)的分布不均衡、沒有考慮節(jié)點的剩余能量情況和聚類產(chǎn)生比例不合理等問題。聚類的周期性重復(fù)建立消耗了更多的能量,增加了系統(tǒng)延時。本文提出了基于LEACH協(xié)議的多幀通信機制(Multi-Frame LEACH communication mechanism,MF-LEACH)。MF-LEACH通