无线传感器网络高能效的层次型路由协议研究

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无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地完成实时监测、感知和采集监测对象的信息,并对其进行处理,传送到需要信息的用户。无线传感器网络由部署在监测区域内的大量的传感器节点组成。网络节点数量庞大、单个节点资源极其有限,因此,有效节约能量,延长网络的生存时间是无线传感器网络路由协议设计的首要目标。本文对无线传感器网络的体系结构及相关概念进行了描述,分析了无线传感器网络体系和路由协议的特点及其设计要求,对现有的一些典型无线传感器网络路由协议进行了重点研究与分析,并对它们进行了综合评价。在此基础上,针对大规模连续性数据流无线传感器网络特点,提出了一种能量有效的层次型路由协议EEHRP(an Energy Efficient Hierarchical Routing Protocol in wirelesssensor networks)。EEHRP采用一种智能延迟策略选取簇头,尽可能使得剩余能量越高的节点时延越小,它们能够先于周围剩余能量较低的节点发送簇头通告,而其通信半径内的其它节点将不再申请成为簇头。节点不需广播大量消息,形成的簇头分布也较为均匀;在簇间路由算法中引入了网关节点,簇头通过网关转发数据能够有效避免簇头远距离传送数据造成的能耗过多,从而有效延长网络生存时间。使用MATLAB建立数学模型进行了仿真实验,仿真结果显示,该协议可改善LEACH协议中由于节点能耗不均而造成的部分节点负载过重而过早失效的情况,有效地延长了网络生存时间。
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