无线传感器网络簇式路由协议的研究和设计.pdfVIP

8 82 Y771 摘要 传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了具有现代意义的无线传 感器网络的产生和发展。无线传感器网络是由大量的传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一 个多跳自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络区域中的信息并发送给观察者。无 线传感器网络具有组网快捷、灵活等诸多优点，具有很高的研究价值和十分广阔的应用前景，引起 了学术界和工业界的高度重视。 本文首先对无线传感器网络的概念、体系结构、特点以及关键技术做了简要介绍；然后对现有 的各种无线传感器网络的路由协议做了对比研究，归纳出传感器网络路由协议的特点、设计要求和 性能指标。 本文主要研究无线传感器网络的分簇式路由协议的设计。作者有针对性地选择了典型的分簇式 路由协议——LEACH协议作为研究对象，分析了LEACH协议的不足并提出自己的改进思路。原 有的LEACH协议采用簇头节点随机选取的方式，改进后的LEACH协议以节点剩余能量的多少为 主要依据来选择簇头节点，仿真结果显示改进后的LEACH算法在性能上有所提高。 在研究LEACH协议的基础上．本文提出了一种新的分簇式路由算法一多跳自适应分簇路由 算法(MHAC)。该算法将自适应成簇技术与多跳通信方式相结合，节点根据本地信息独立地决定 成为簇头节点或成员节点，簇类覆盖的区域大小限制在一定范围内，所有的簇头节点组织成一棵路 由树，采用多跳通信方式向基站传输数据。仿真结果显示该算法能有效地延长网络寿命，节省网络 能耗，实现网络负载平衡。 最后．本文还基于ZigBee对分簇式路由协议进行了研究。在分析星型结构、网状结构和簇树 结构这三种网络拓扑结构基础上，提出了与分簇式路由协议相应的簇树网络组网方案。 关键词：无线传感器网络，分簇式路由协议，LEACH，MHAC，网络寿命 ABSTRACT Recentadvancesin sensor andwireless technology,microelectro—mechanicalsystems networks．ItCaBbe asan communicationshavemotivatedthe ofwirelesssensor defined development boc ofa collectiveofnetworkedsensornodes to autonomous，adsystemconsisting designed nodescoordinateto acommon intercommunicateviawireless task．They radio．Typically,these perform and theinformationsofthe transmitthe datatothe apperceive，collectecompute objects，then aggregated of observeLWirelesssensornetworkis usedina wide ofcommercialand being variety m