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无线传感器网络中能量有效的分簇结构研究

陈烽  
【摘要】: 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由一组稠密布置、随机撒布的传感器节点组成的无线自组织网络,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域内感知对象的信息,并发送到观察者。WSN综合了传感器技术、分布式信息处理技术、嵌入式计算技术和无线通信网络技术,在军事、环境、工业、家居等各方面都有广泛的应用前景。 在众多的无线传感器网络协议中,分簇方法被证明具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单的优点,几乎所有的分簇算法都遵循先将少数的节点作为簇首,然后将剩余节点分成多个簇,并分属于以上得到的各簇首节点的原则。 本文在以下几个方面作了研究 第一,本文研究了无线传感器网络的分簇算法。本文对现有的无线传感器网络分簇技术进行了深入全面的剖析。对目前提出的部分经典分簇算法进行了详细分析比较,总结其在算法特性、算法效果等各方面的特点和异同; 第二,在上述经典算法的基础上,本文提出了一种基于簇首竞争机制的双簇首分簇算法(DPEC)。该算法在每个簇中根据本节点剩余能量与邻居节点剩余能量的比值作为参数选取一个主簇首,用于负责管理本簇成员节点和融合转发簇内的收集数据;并在每个簇中选取一个副簇首,用于负责数据的路由转发,以减少主簇首的能量消耗,能有效解决簇首分布均匀性、降低功耗、网络均衡负载和“热区”的问题。在MATLAB仿真平台上通过仿真实验证明,DPEC算法的理论值与实验值相吻合;在大规模的网络部署中,DPEC算法能有效延长网络运行寿命。


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