无线传感器网络能效路由协议研究

发布时间：2020-07-31 20:53

【摘要】：无线传感器网路作为一种新兴的信息获取方式,成为社会广泛关注的研究热点。无线传感器网络应用在环境监测、灾难预警、智能家居、建筑监测、医疗救助以及物流追踪等各个领域中,使我们的生活更加便捷。但是大部分的传感器节点由电池供电并且部署后无法充电,能量有限严重影响了网络的生存周期,成为无线传感器网络研究中的瓶颈。因此研究能效路由协议,延长网络的生命周期对于无线传感器网络的发展和应用至关重要。为了解决无线传感器网络路由协议中簇头节点的选择和数据传输方式不合理消耗过多能量的问题,设计了两种无线传感器网络能效路由协议。第一种路由协议是通过非均等划分监测区域,并结合节点的能量因素、距离因素以及密集程度因素选择合适的簇头节点。在数据传输阶段,根据簇头节点之间的拓扑关系构造的负载均衡路径树发送数据。此外,引入区平均能量作为簇头轮换的参考值。第二种路由协议是基于蝙蝠优化算法的多基站分区能效路由协议。由于蝙蝠算法存在易早熟收敛的问题,引入变尺度混沌策略对蝙蝠算法进行改进,采用改进后的蝙蝠算法选取簇头节点,并且考虑能量、距离和密度设置适应度函数。此外,在数据传输阶段,簇头节点首先在邻居节点中过滤掉剩余能量小于能量阈值的节点,再用贪心的思想选择离基站最近的节点作为下一跳。通过设计合理的能效路由协议可以有效地延长无线传感器网络的生存周期。仿真实验中,使用MATLAB对本文提出的两种路由协议进行仿真实验。结果表明,与现有的路由协议相比,本文提出的算法使簇头节点分布更加合理,并且有效地减少并均衡了节点的能量消耗,提高了数据包接收量以及网络的生存周期。表明通过合理的划分区域并综合多个重要因素优化了簇头节点的选择,根据构建路径树或者采用能量阈值过滤再根据距离选择下一跳的方法,使数据传输方式更有效,实验验证了算法的可行性。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5;TP212.9

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