无线传感器网络初始化阶段分簇算法研究

摘要

无线传感器网络作为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首，具有巨大的应用价值。而传感器网络节点只具有有限的无线通信能力和有限的电源供应能力。如何在这样有限的资源环境下获取更多的、有效的感知对象的特征信息，并把它们传输到用户节点进行处理，是目前研究的主要问题。在无线传感器网络研究之初，网络大多采用人工部署方式，节点位置及相邻关系可以精确设置，因而无须考虑网络初建阶段的自组织问题；随着无线传感器网络应用领域的日益拓展，网络规模的不断扩大，越来越多的应用不得不采用随机播撒的方式部署网络。这样的方式决定了网络在初建阶段处于无结构状态，所有的节点并不知道邻节点的位置，也不知道邻节点的数目。因此在网络开始运行之前，必须进行以建立网络初始结构为目的的初始化。 本文介绍了无线传感器网络初始化阶段的研究现状和研究的必要性，分析了初始化阶段的特点和需要解决的关键性问题。在介绍传感器网络中目前关于初始化的研究进展基础上，指出了在初始化阶段因其特殊性，分析了常见的分簇算法无法应用问题，提出了一种基于竞争发包的机制作为选举簇头的方法，并对其给予了严格的证明。通过不同规模，不同节点密度下算法的仿真实验结果的分析，发现本文的簇头选举算法在性能指标上优于现有相关算法。