基于雙簇首能量均衡的WSNs層次路由協(xié)議研究.pdf

1、在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)是電池供電，能量有限，而且當(dāng)能量耗盡時(shí)沒(méi)有外界補(bǔ)充。因此，能量對(duì)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)是最寶貴的資源，若不合理利用則會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。路由協(xié)議作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，其高效低能耗可以有效的節(jié)約整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量，有效的延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。由于層次路由協(xié)議引入了分簇的概念，只需維護(hù)較少的路由信息，在一定程度上更適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)自身物理特性的不足，為了達(dá)到均衡網(wǎng)絡(luò)能耗和延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期的目標(biāo)，

2、設(shè)計(jì)出的層次路由協(xié)議應(yīng)當(dāng)盡可能的簡(jiǎn)單高效。
　　 本文通過(guò)對(duì)經(jīng)典的層次路由協(xié)議進(jìn)行研究與分析，針對(duì)其不足之處，設(shè)計(jì)了一種基于雙簇首能量均衡的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次路由協(xié)議，即DCHEB協(xié)議(TheHierarchical Routing Protocol Based on Double Cluster Heads and Energy Balance)。本文摒棄了輪循組簇的工作方式，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段，采用分布式的策略進(jìn)行簇首選舉，簇首

3、節(jié)點(diǎn)在簇內(nèi)重構(gòu)，從而避免其他工作狀態(tài)良好的簇被迫周期性的重建。由于簇首節(jié)點(diǎn)的能量消耗要遠(yuǎn)大普通節(jié)點(diǎn)，可能會(huì)出現(xiàn)簇首節(jié)點(diǎn)提前死亡的情況，鑒于此，本文引入了雙簇首來(lái)平衡簇首節(jié)點(diǎn)的能量消耗。因?yàn)殡p簇首可以將簇首節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)兩項(xiàng)工作平均到主副簇首節(jié)點(diǎn)上，從而可以平衡簇首的能量消耗，可以在一定程度上延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。本文還設(shè)計(jì)了一種新的簇劃分方案，通過(guò)此方案可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理分簇，使得簇首節(jié)點(diǎn)位于合適的位置上，平均了各個(gè)簇的節(jié)點(diǎn)

4、個(gè)數(shù)，可以避免簇內(nèi)的邊緣節(jié)點(diǎn)過(guò)早死亡。在網(wǎng)絡(luò)初始化階段，基站根據(jù)新的簇劃分方案進(jìn)行合理分簇，采用集中式的簇首選舉策略選舉出主副簇首節(jié)點(diǎn)，并在數(shù)據(jù)傳輸階段采用副簇首節(jié)點(diǎn)間的多跳的方式進(jìn)行傳輸。在路由搭建階段采用主簇首簇內(nèi)路由搭建和副簇首簇間路由搭建的策略，有效的保證了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、高效地傳遞到基站且消耗較少能量。最后通過(guò)仿真工具M(jìn)ATLAB對(duì)DCHEB、HEED和EEUC這三種協(xié)議分別從生存時(shí)間、能量消耗和數(shù)據(jù)傳輸量方面進(jìn)行仿真分析。此外，還