基于能量高效的无线传感器网络路由算法研究

摘要

无线传感器网络主要由诸多能源受限的传感器节点组成，这些节点通常部署在险恶环境中，能源无法得到补充，网络寿命因节点的能量损耗而缩短。无线传感器网络能量消耗主要在于数据传输，而路由算法是解决数据传输过程中能量消耗的有效方案之一。
　　根据网络结构和能源效率，网络路由算法可以分为平面网络路由算法、层次网络路由算法和基于位置的网络路由算法等三种。其中，层次路由是高能效率的一种算法。本文分析层次路由聚类算法的优缺点，并对LEACH算法及所衍生的算法做了深入研究。
　　针对LEACH算法的不足，提出一种基于LEACH的改进算法，即EEBL(能量高效的路由算法)。由于LEACH算法以轮为单位随机选举簇头，网络中存在簇头分配不均、低能量节点被选为簇头以及阈值的定义未考虑剩余能量及位置等问题。本文提出的能量高效路由算法EEBL对阈值做了重新定义，由四个亚阈值来推选最优簇头，四个亚阈值将节点与基站的距离、剩余能量、簇头间距、等概率选簇头等成分综合考虑。为使能量更加高效，对LEACH算法中通讯阶段的弊端也进行了改进。EEBL算法在集群内部通信中，节点依据距离形成链式结构，从而完成数据传输与融合工作。在簇头与基站的通信过程中，依据能量模型和贪心算法，簇头采取单跳、多跳结合形式将数据发送到基站。
　　仿真结果表明EEBL算法均衡了节点能量消耗、提高了网络能源效率、延长了网络寿命。