基于梯度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究.pdf

1、近些年來，無線傳感器技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wirless Sensor Networks)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集以及無線信息傳輸?shù)群芏囝I(lǐng)域，具有操作簡單、方便靈活特點(diǎn)，已成為環(huán)境監(jiān)測、智能交通及家居控制等方面的重要組成部分。傳感器節(jié)點(diǎn)因受到物理體積小、電池容量有限和監(jiān)測環(huán)境較險(xiǎn)惡等因素的制約和限制，設(shè)計(jì)出高效的無線傳感路由協(xié)議必須維持較小的路由表信息，因此增加傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和延長使用壽命，成為當(dāng)前首要研究目標(biāo)。鑒

2、于其本身的獨(dú)特性，傳統(tǒng)的無線傳感器路由相關(guān)技術(shù)，并不適應(yīng)于現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)絡(luò)。學(xué)術(shù)界對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)注與日俱增，對路由算法各個(gè)方面的研究與創(chuàng)新層出不窮。目前，在層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究范疇，比較有代表性的路由算法有：LEACH算法和在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的路由算法。
　　為了充分利用無線傳感器節(jié)點(diǎn)能量，延長網(wǎng)絡(luò)使用壽命，本文基于LEACH算法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出基于梯度的多跳路由改進(jìn)算法LEACH-LMT(LEACH-Lev

3、el Multi-hop Transmission)。
　　LEACH-LMT算法的主要思想是：首先，在需要監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)部，固定匯聚節(jié)點(diǎn)(Sink)和無線傳感器節(jié)點(diǎn)，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置對應(yīng)的梯度；簇首選舉階段，為了對簇首的數(shù)目進(jìn)行優(yōu)化，通過公式推導(dǎo)，計(jì)算出最優(yōu)簇首數(shù)目；選舉閾值考慮節(jié)點(diǎn)的梯度值、剩余能量以及鄰居節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)等綜合因素，使簇首分布更加合理。其次，在數(shù)據(jù)傳輸階段，建立的傳輸路徑是一棵倒立的生成樹，選擇中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)時(shí)采用基于梯度的賦

4、權(quán)方式，權(quán)值涉及到節(jié)點(diǎn)的梯度、剩余能量和能量消耗的比值等優(yōu)化因子。傳感器節(jié)點(diǎn)把采集的數(shù)據(jù)沿著賦權(quán)生成樹傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)，避免 LEACH-EE算法可能出現(xiàn)迂回信息傳輸?shù)膯栴}，達(dá)到了優(yōu)化信息傳輸路徑，節(jié)省能量的目的。
　　本文提出的LEACH-LMT算法，采用傳感器節(jié)點(diǎn)整體存活量和總體能量消耗兩方面的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)，使用 MATLAB工具進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。由仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出結(jié)論：本論文提出的LEACH-LMT算法，與 LEACH算法和LE