基于均匀分簇的无线传感器网络路由协议研究

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作为一种新的信息获取方式和处理模式,无线传感器网络(wireless sensor network,简称WSN)目前已成为通信领域备受关注的研究热点。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不需要固定的网络支持,具有快速展开、抗毁性强等特点,具有十分广阔的应用前景。该项新技术引起了学术界和工业界的高度重视。本论文主要对无线传感器网络的路由协议进行研究。无线传感器网络节点数量庞大、单个节点资源极其有限,其路由协议设计的首要目标是有效节约能源、延长网络生命周期。在分析和比较了文献中提出的几种针对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,提出一种基于分簇结构的、能源有效的路由协议—均匀分簇的动态多跳路由ECDMR(Equal Cluster-based Dynamic Multi-hop Routing)协议。ECDMR协议是在LEACH分簇协议的基础上进行改进的,主要改进有两点:1.设计了簇头均匀分布的簇头选择算法,通过使用竞争范围来构造大小均匀的簇,并按照节点剩余能量选择簇头,让簇头的能量消耗也呈现均匀分布。2.设计了簇头间以权值为基础的多跳路由协议。簇头与汇聚点(Sink)通信时,利用建立的路由表采取多跳的方式与Sink进行通信。多跳路由会导致靠近Sink点的簇头能量消耗较大,为了避免因此而产生的“热点”问题,ECDMR协议根据中继簇头节点的能量变化情况,实行动态刷新路由表的方式,使靠近汇聚点的簇头的能量消耗降低,可以有效地避免簇头能量消耗不均衡的问题。实验仿真结果显示,ECDMR协议有效地均衡了节点的能量消耗,显著地延长了网络的存活时间。
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