低能耗环状无线传感器网络路由协议的研究

来源 :沈阳师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:nan13519927
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无线传感器网络技术是近几年来在信息获取领域研究的一个热点,它融入了信号分析、电子信息工程、无线通信技术、无线传感器技术、计算机信息处理技术等多个领域,具有明显的众多学科交叉特征。目前绝大部分的无线传感器网络系统都具有节点众多、自适应性强、工作环境恶劣等特征,这些特征使无线传感器网络技术具有广泛实用前景的同时,也导致它具有能量受限的缺点。由于能量问题已经让无线传感器网络技术的发展进步缓慢,所以如何高效利用有限的能量资源,便成为无线传感器网络研究的核心问题。本文针对无线传感器网络路由协议进行研究,通过借鉴LEACH(低功耗自适应集簇分层型协议)协议和RHR(环状拓扑分层路由协议)协议的基本思想,提出采取休眠机制的SRHR(休眠机制的环状拓扑分层路由协议)协议。文中主要的研究工作包括以下几个方面:首先在认真分析LEACH协议和RHR协议的优缺点之后,提出了SRHR协议的设计思想。具体包括论述LEACH协议的提出有其自身优越性,但由于协议采用了单跳传输采集数据到协调器以及每轮随机选举簇头节点等策略导致传感器网络的能耗过大。RHR协议采取建立环状拓扑网络结构、逐层多跳传输数据等策略解决了这些问题,但是RHR协议在运行期间由于簇头的分布不均,所以存在着一些不工作簇头节点持续不断消耗监听能量的问题。为了解决这个问题决定在RHR协议中引入节点休眠机制。其次阐明了SRHR协议的工作过程。对建环信号传播过程、建立环状拓扑网络结构、节点路由表更新、选举簇头与休眠节点、普通节点加入簇头、休眠节点工作策略和周期重建环状拓扑网络结构等阶段都给出了详细的阐述,并且针对SRHR协议在工作过程中可能遇到的一些实际问题,比如网络出现孤岛节点和主干路径簇头死亡等提出了相应的解决策略。最后利用MATLAB仿真软件和实验室搭建的环境对LEACH协议、RHR协议和SRHR协议进行仿真,并对各周期内节点当选簇头次数和死亡节点数量这两方面进行验证与比较。结果证明在一定条件下SRHR协议相比另外两种协议能在一定程度上提高节点能量利用效率,达到延长网络生存时间的目的。
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