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基于节能的无线传感器网络分簇路由协议研究

胡平  
【摘要】: 路由协议是无线传感器网络中的研究重点,与传统无线网络不同的是,无线传感器网络能量、资源的有限性很大程度的影响了路由协议的研究,并且无线传感器网络很多其他特征也对路由协议提出了新的技术要求。因此,本文针对能量有效的无线传感器网络路由协议展开研究。 本文首先简要介绍了无线传感器网络的概念、特点、关键技术和节能技术以及无线传感器网络路由协议的特点、设计要求等,分析和比较了现有的各种典型路由协议,并对以LEACH为代表的分簇路由协议进行了重点分析。 借鉴现有路由协议中的分簇思想,本文提出了一种基于分簇的能量有效路由协议(Energy Efficient Routing Protocol based on Clustering,简称EERPC),该协议以节约网络能量为主要目标,在建立阶段设计了基于网络最优簇首数目和能量适应阈值的新型簇首选择机制,并采用TDMA机制作为信道接入方式,在稳定工作阶段,则设计了基于扇区和多跳的簇内路由和簇间路由机制以及能量感知的数据传输策略,从而做到尽量均衡每个节点的能量消耗。 之后在NS2软件平台上实现EERPC协议,对其进行仿真实验。根据仿真结果分别与DIRECT、LEACH、LEACH-C协议进行了对比分析,结果表明,该协议比其它协议有效的降低了网络整体能耗,延长了网络的生存时间,并提高了基站的数据接收量。 考虑到三维空间中路由协议研究的稀缺性和实用性,本文把传统的分簇路由协议和EERPC协议分别扩展到三维空间中,实现了3D-LEACH协议和3D-EERPC协议,并同样对它们进行了对比分析,结果表明在三维空间中,3D-EERPC协议比3D-LEACH协议仍然具有更好的节能性。


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