能量约束的无线传感器网络分簇路由算法

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无线传感器网络是集多种技术为一体的新型网络,有着广泛的应用和巨大的潜力,近年来也一直是国内外研究的热点。无线传感器网络的节点通常由电池供电,因此网络各层协议在设计时尽可能考虑采取能量约束的方法。近年来,有关文献提出了大量的传感器网络路由协议,其中基于能量约束的分簇路由协议是关注的热点之一。分簇路由协议不仅可以有效地延长网络生存时间,而且具有较好的扩展性。比较典型的分簇协议有LEACH和Solar LEACH,但是在簇首的选取、下一跳路由以及网络重构等方面存在一定的缺陷,因此本文针对这些问题进行改进,提出一种能量约束的无线传感器网络分簇路由算法EWCRA。本文的主要工作包括以下几个方面:1、根据博弈论中的一级密封价格拍卖模型实现了分簇,重新定义了报价函数,在簇首选择时综合考虑了节点的能量、邻居节点的分布及状态以及与基站的距离等因素,采用了非均匀分簇机制。2、提出了一种在数据传输阶段簇首节点计算下一跳路由的方法。该方法考虑了邻近簇首的剩余能量以及簇首与基站的距离,根据本文提出的评估函数,选择综合评价最高的簇首作为下一跳节点。3、在网络重构方面,提出了一种思路:在一轮工作结束后,基站根据当前簇首的能量状况和上轮的损耗决定是否进行网络重构,当剩余能量大于上轮的能耗时,采用上轮的簇结构开始新一轮的工作,否则进行簇的重构。仿真实验表明,本文提出的算法不仅能使簇首的分布合理、能量的消耗均衡,而且能有效延长网络的生存时间。
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