认知无线传感网络中的分簇路由算法研究

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认知无线传感器网络(Cognitive Radio Sensor Networks,CRSN)是在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的基础上衍生的新型智能无线电通讯网络。在海洋勘探、野生动物保护、交通运输以及军事战争等多个领域中,需要在网络中部署移动传感器节点,由于传统的WSN面临频谱管理问题,设计能够适用于移动CRSN节点的分簇路由协议成为当前研究的热点之一。基于CRSN的背景,针对移动节点能耗过高和分簇路由协议能量低效的问题,本文主要的研究工作如下:1.本文介绍了 WSN和CRSN的特点以及CRSN在不同领域中的应用,并对WSN和CRSN中的分簇算法进行简单叙述。2.提出一种基于事件的移动认知无线传感网分簇EMC算法。该算法主要解决认知无线传感网中节点移动会导致网络拓扑结构不断变化,节点的能耗不均衡以及簇维护成本较高等问题。算法根据通信区域内节点的预估计停留时间把节点分为合格节点和备用节点,综合了节点的移动方向、速度、剩余能量、节点在簇中的预估计连接时间等特性,采用直接分簇的方法来建簇,提高簇的稳定性,保证了路由跳数最少。实验表明,EMC算法在成簇时间、连通性和分簇能耗上优于其它相关算法。3.提出一种移动CRSN中环形区域划分能量感知分簇算法ORC。算法主要解决节点在网络中分布不均匀导致网络整体生存时间短、节点的能耗不均衡以及节点能力效率低等问题。对环形网络结构提出一种新的路由算法,ORC算法根据最优通信距离把网络划分成围绕sink节点的几个圆环,计算网络中的最优簇数,和最优簇大小,利用sink平衡每个簇内的节点密度,使节点密度达到均衡。仿真结果表明,ORC算法降低了网络中的能量消耗,提高了网络的生命周期和节点的覆盖率。
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