一种能量负载均衡的无线微传感器网络路由算法的研究

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无线微传感器网络是一种新型的传感器网络,大多数情况下,它由数量较多、而且价格低廉的微型传感器构成。这些传感器分布在一定的区域内,通过特定的通信协议进行通信,构成了一个复杂的无线通信网络系统。目前,无线微传感器网络在各个领域获得了广泛的应用。但是这类网络有一个明显的不足之处:就是由于无线微传感器网络的分布式的特点和节点体积的限制,大多数传感器节点都由较小容量的电池来供电,并且难以补充。如果网络中的一些节点由于负载过重而过早耗尽能量,这将直接影响到网络的生存周期。因此,设计一种能量高效的路由算法是非常重要的。L-DCHS协议利用随机选择和循环的方法来均衡地控制各个节点的能量消耗,延长了网络的生存周期,但仍然有部分节点的负担过重。针对这一问题,本文利用能量负载均衡分布的思想,对L-DCHS协议进行了探索性的研究,对其中的路由算法提出了一些改进方法。本文的改进主要集中在以下方面:首先,针对核心节点负担过重,改进了集群的逻辑结构,将原核心节点的功能分别由数据采集节点和传输节点分担,并设计了相应的核心节点选择策略;基于新的逻辑结构,延长了数据稳定传输的时间;同时,也定义了新的候选集。另外,针对L-DCHS中远近节点能耗差别较大,本文在算法中增加了区域的划分,并设计了双核心节点在不同区域的不同分工策略。为验证这些改进策略的有效性和可行性,利用matlab模拟无线微传感器网络能量消耗,将改进的算法与LEACH、L-DCHS进行对比。仿真结果表明:本文提出的改进算法能够有效的提高网络的生存周期。
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