基于Prim算法的无线传感器网络动态分簇的研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:houjz
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传感器网络集成了传感器技术、嵌入式计算技术及现代网络技术于一体,一种新的信息采集和处理技术。无线传感器网络由于其前景广阔的应用前景而成为现代通信技术的一个新的研究领域和新兴行业。随着无线传感器网络在军事领域、农田管理、家庭领域等领域的众多应用,应用在各种不同环境下的理由协议也就伴随产生。在无线传感器网络的能量是有限的,而且通常是电池供电并且难以替换,所以在无线传感器网络中节省能量延长寿命则是最重要的问题。本文首先简单的阐述了目前国内外的无线传感器网络的研究状况和无线传感器网络在各个领域的应用情况,接下来阐述了无线传感器网络的基本概念、体系结构及路由协议的设计要求,然后在深入的分析了LEACH协议的优点和不足,而且在无线传感器网络的动态分簇算法中融入图论中最小生成树的思想,改进了原有的算法,产生了Prim分簇算法,该算法采用多跳路由的通信方式,在节点剩余能量和数据传输过程中能耗方面减少能量的消耗,保证了能量的有效性。因为传感器的节点都是具有数据采集和处理的功能,簇内节点将采集的数据传输给簇首节点后,簇首节点在将相同或者相似数据进行一定融合和处理,使得数据在一定程度上得到最优化,这样簇首节点在将数据通过单跳或者多跳传送到基站,这样即保证了数据传输过程中数据的正确性并且还减少节点在传输过程中的能耗。在设计改进的Prim算法时重点考虑节点剩余的能量和多跳路由通信等方面,保证新算法的能量有效性,并采用Matlab进行了仿真实验验证了其算法的可行性。最后本文对Prim分簇算法和LEACH分簇算法进行了实验仿真以及在性能方面进行了对比,通过仿真结果分析可知Prim算法确实在节点能耗和簇内及簇间通信方式上有了很大的改进,并且在一定程度延长了网络的寿命。
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