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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)中传感器节点的资源主要受电池能量、处理能力、存储容量以及通信带宽的限制,其中能量直接影响传感器网络的生命周期,因此如何高效利用传感器节点有限的能量已经成为设计的首要目标。数据传输消耗了传感器节点的大部分能量,本文主要通过数据压缩降低传输的数据量并选取合适的路由协议来达到降低能耗的目的。
本文首先根据将被压缩数据完全恢复的需要,基于LZW(Lemple-Ziv-Welch)算法思想,针对数值型数据,提出了一种适用于传感器节点的高效无损数据压缩方法。针对传感器节点对传输数据实时性的不同要求,给出了具有高、低实时性的两种具体算法。通过对实测样本数据的压缩测试,比较两种改进的LZW算法与原LZW算法的性能,其结果表明改进的LZW算法在减小字典长度以及提高压缩率上具有显著优势。
另外针对LEACH协议在成簇方面的缺陷,对阈值公式进行修正。选取性能更好的节点成为簇首,普通节点根据加入簇的代价来确定加入哪一个簇。针对LEACH协议稳定传输阶段的缺陷,提出一种适用于WSN的非均匀区域划分多轮成簇协议NDSRCP,在簇首通信过程中采用多跳的方式,同时将每轮成簇改成多轮成簇,从网络平均寿命、网络能量、存活节点分布及剩余能量几个方面,将NDSRCP协议与EEDRCP协议和LEACH协议进行比较,结果表明改进协议性能更加优越。最后结合改进的LZW数据压缩算法,并利用距离阈值对簇首进行筛选,按照NDSRCP协议传输数据。比较数据压缩前后协议的性能,结果表明将数据压缩之后再传输可以更好的延长网络的生命周期。