无线传感器网络节能路由协议研究

来源 :上海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:canyang419
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集传感器技术、计算机技术、信息处理技术和通信技术于一身的无线传感器网络是当今新兴的一种网络。这种网络无法利用基础设施,节点只能依靠其携带电池的有限电能。另外加上新功能的不断引入和节点体积重量的不断减小,使得网络时常因能量耗尽而发生网络故障。因此,节能成为设计无线传感器网络路由时不可回避的问题之一。通常的,节能问题的研究都集中在数据链路层以及网络层之上。本文通过介绍无线传感器网络和网络路由协议,阐述了传统传感器网络路由协议的优点以及不足。针对经典的分簇协议——LEACH协议在选簇时的不确定性问题,提出了一种基于最佳簇首的自适应分簇算法——AOCH算法,实现了能量保护的功能,延长了网络生存时间。然后,针对LEACH协议簇内直接数据传播方式,文章引入了基于图论中最小生成树算法和最短路径算法的多跳转发的数据传播方式,加上恰当的路径权值,从而进一步降低了网络的平均能耗。同时,为了仿真实验的准确性和可靠性,本文构建了具体的数据融合模型和无线能量模型。最后,为了设计一种运算更为高效的多跳路由算法,本文采用了启发式的数学计算方法——遗传算法。通过适当修改遗传算法中的个体编码方法、个体适应度函数和三个基本遗传算子:选择算子、交叉算子和变异算子,并且新增本地路由修复机制,使其适应无线传感器网络的特殊要求,能够有效地计算出多跳节能路由。对于文中提出的每一个算法,本文都给出了基于NS2或者Matlab的仿真实验与分析。
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