无线传感器网络中能量均衡的分层分簇算法研究

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近年来,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等不断完善。无线传感器网络正是融入了以上技术而产生的一个新型的网络技术。无线传感器网络由大量的通信能力和计算能力有限的微型传感器节点组成。由于节点的数量庞大,无线传感器网络通常应用于大面积的监控区域或无人区域,来进行采集数据和处理数据,但同时能量的有限制约着无线通信,因此降低无线通信能量的消耗成为必要,一直以来这都是研究的热点问题。本文首先介绍了无线传感器网络相关概念、特点、应用、关键技术和网络的结构。介绍了无线传感器网络路由协议的特点和分类。分析了当前最为典型的几种分簇算法,介绍了这些算法的基本思想,详细地说明了这些算法的具体分簇规则。本文的分簇算法先介绍了该算法的网络模型和通信模型,然后通过两部分来详细介绍本文的分簇算法具体实现。首先,在LEACH算法的基础上分析当前成簇能量消耗,通过估算最低的成簇能量消耗来计算出相应的簇头数,在簇头数确定后,根据簇头数将整个监控区域划分成等份的子块监控区域,然后在这些子块监控区域内采用博弈论的思想来根据块中当前节点的能量和传输距离来进行簇头选择,建立簇头选择支付方程。最后,根据选择的簇头,建立簇内的层次传输结构。通过仿真结果的比较,证明了该分簇算法在均衡网络节点能量消耗方面有较好的性能,在网络吞吐量上也做了相应的比较,证明了在吞吐量上性能也有相应的改善,减少了网络的能量消耗,延长了网络的寿命。最后,本文给出了全文总结,并概述了今后的进一步研究。
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