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基于低能耗节能的无线传感器网络路由协议算法的研究

作　者: 张晓娟
导　师: 童孟军
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络路由协议分簇算法负载均衡能量有效中国剩余定理分割重组
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

无线传感器网络是目前计算机领域的一项研究热点,为人们获取信息提供了有利条件。传感器节点小容易隐蔽,价格便宜,所以可以大面积分布在要监测区域,而且容易部署、节点自组织形成网络。但是传感器节点的电池能量有限,而且大多数情况下不能充电和更换节点,节点能量一旦用完,意味着节点死亡,网络则受到影响,因此能量问题成为无线传感器网络的困扰。所以国内外的研究人员纷纷提出了基于能量的路由协议,怎样减少节点的能量消耗,延长网络寿命成为当今无线传感器网络协议研究的关键。由于无线传感器网络是应用性相关的网络,根据不同应用将路由协议分为不同的类别。本文阐述了无线传感器网络路由设计的特点和评价标准,并对无线传感器网络典型的路由协议做出分析和总结。论文将视点放在了分簇技术和节能技术上,对现有的分簇路由协议进行研究总结,并分析节能策略和常用的节能技术,提出了一种节能的负载均衡的分簇路由协议—EELCA(Energy Efficient and Load-balanced Clustering Algorithm)。协议采用分簇的形式,根据最优簇头比例计算出簇头个数,然后根据一定的规则划分区域,并分配每个子域内簇头个数;之后,每个子域根据能量的高低选举簇头节点,根据簇头的最优覆盖范围确定簇头间的距离,使得子域内的簇头保持一定的间距。既能覆盖全网,又避免产生信号干扰。簇头选举完毕后,普通节点申请加入簇,但此时并不限制区域,也就是说节点可以加入和自己同一个子域的簇头,也可以加入别的区域内的簇头。但是要遵循一定的原则,本文将这个原则命名为均衡原则,此原则考虑到三方面的因素,节点收到簇头的信号强度、簇头的成员数、以及簇头到基站的距离。根据这三点的判断来决定加入的簇。簇形成之后,进入稳定阶段,普通节点将信息发送给簇头,子域ID大的簇头又将信息发送给比自己ID小的簇头,直到将信息传递到基站。应用Matlab工具对EELCA进行仿真测试,各项实验结果表明,该协议能获得更好的均衡性和节能性。最后提出基于中国剩余定理Chinese Remainder Theorem(CR T)的转发技术,主要思想是将源信息包分割成若干个子包,使得网络中每个节点只需要转发很小的子包,这样减少了信息传输所产生的能耗。然后Sink节点根据CRT算法将收到的子信息包进行重组,恢复为源信息包。在传感器网络数据传输过程中,会出现丢包现象,在本文中的转发技术中,若发生某个子包丢失,sink节点仍然可以通过其他子包得到源信息包,提高了信息传输效率。

基于低能耗节能的无线传感器网络路由协议算法的研究

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