基于能量勢場的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量受限問題受到學者們廣泛關(guān)注。層次路由協(xié)議采用分層策略減少節(jié)點能量消耗，靠近基站的傳感器節(jié)點承受較大負載而快速消耗其能量導(dǎo)致這一區(qū)域的節(jié)點成片死亡，網(wǎng)絡(luò)中形成能量空洞。如何使節(jié)點能量消耗更均勻，延緩能量空洞的形成，是延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期的關(guān)鍵。
　　本文主要工作如下:
　　(1)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲控制協(xié)議進行分析，深入研究了層次路由協(xié)議的典型代表LEACH協(xié)議及其各類改進算法。引入物理學中勢場的概

2、念，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模擬為勢場模型，根據(jù)節(jié)點間的勢差構(gòu)建簇間多跳路由結(jié)構(gòu)，完成數(shù)據(jù)傳輸。
　　(2)提出了一種基于能量勢場的分簇協(xié)議LEACH-PF，在成簇過程根據(jù)閥值d0將網(wǎng)絡(luò)劃分為方形區(qū)域，控制簇內(nèi)傳輸?shù)哪芰肯模亻g多跳路由傳輸過程根據(jù)勢差完成網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建，LEACH-PF延長了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的生存時間。
　　(3)針對層次路由協(xié)議出現(xiàn)的能量空洞問題，提出了一種分簇協(xié)議EEPF，通過區(qū)域劃分的方式確定區(qū)域最優(yōu)簇分布，并通過簇

3、首節(jié)點間勢差構(gòu)建多跳路由樹，完成數(shù)據(jù)從節(jié)點到基站的傳輸過程，均衡了節(jié)點的能量消耗，延緩了能量空洞出現(xiàn)。
　　本文的對LEACH-PF協(xié)議和EEPF協(xié)議進行了實驗仿真。仿真結(jié)果表明，與LEACH為代表的層次路由協(xié)議相比，LEACH-PF和EEPF可有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗，網(wǎng)絡(luò)的生存時間（輪數(shù)）比LEACH協(xié)議延長了近三倍。較好的均衡了節(jié)點的能量消耗，防止部分區(qū)域節(jié)點能量消耗過大，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點成片死亡，延緩能量空洞出現(xiàn)的時間，相較于傳統(tǒng)的方法，