面向?qū)崟r監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種獲取信息的新興技術(shù)，在各個領(lǐng)域皆具有廣泛的應(yīng)用前景，實時監(jiān)測就是其中一類典型的應(yīng)用系統(tǒng)。實時監(jiān)測系統(tǒng)需要周期性地采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程管理中心，節(jié)點持續(xù)的工作需要消耗大量的能量，由于節(jié)點能量十分有限且不能補充，這就要求實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)具有低功耗的特點。目前，已經(jīng)存在許多經(jīng)典的低功耗路由協(xié)議，但是，路由協(xié)議具有應(yīng)用相關(guān)性的特點，很難找出一種適用于所有應(yīng)用場合的路

2、由協(xié)議。因此，作者面向?qū)崟r監(jiān)測的應(yīng)用背景，設(shè)計出一種簡單有效的低功耗路由協(xié)議。
　　本文構(gòu)建了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)，針對所設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計了一種基于低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarehy，LEACH)的改進型低功耗路由算法。本文以降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能量消耗，提高整個網(wǎng)絡(luò)能量使用效率為研究方向，從而實現(xiàn)延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。面向?qū)崟r監(jiān)測的應(yīng)用需求，對經(jīng)典的L

3、EACH協(xié)議進行了應(yīng)用分析和改進，本文的研究內(nèi)容主要包括以下四個方面：
　?、傺芯苛藷o線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的經(jīng)典路由協(xié)議，分析了路由機制特點和存在的問題，并且從多個方面對經(jīng)典的路由協(xié)議進行了比較分析。
　?、谘芯苛藢崟r監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的特點，將分布式管理的概念引入實時監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建了面向?qū)崟r監(jiān)測的層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的靈活性和擴展性；并在此基礎(chǔ)上，針對實時監(jiān)測系統(tǒng)的架構(gòu)，將LEACH協(xié)議引入實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，利用LE

4、ACH低功耗的優(yōu)點，降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。
　?、蹖EACH協(xié)議進行了詳細的研究和分析，針對該協(xié)議存在的簇頭節(jié)點分布不均勻、低能量節(jié)點有可能被選為簇頭節(jié)點的問題，論文定義了公式F來選取簇頭節(jié)點，杜絕低能量節(jié)點被選為簇頭節(jié)點的情況，同時，論文對每個簇的規(guī)模進行了優(yōu)化，解決了熱點區(qū)域簇頭節(jié)點容易提前死亡的問題；針對簇頭節(jié)點和基站單跳通信消耗能量大的問題，論文提出基于局部信息的多跳路由算法，減少了能量消耗，延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期