能量均衡的无线传感网络分簇路由研究

摘要

无线传感器网络是随着传感技术、网络技术和微电系统(MEMS)的飞速发展而产生的,它是一种新的技术,能够积极地完成实时监测、感知和采集监测对象的信息,并对其进行处理,最终传递给终端用户。它被广泛应用在在军事、工业控制、环境监测、医疗援助和交通控制等领域,有广阔的应用前景和使用价值。
　　 在无线传感器网络中,节点电池的能量极其有限且多数情况下不能更换,那么如何用有限的能量去尽可能的完成更多的工作,也就是说延长网络的生命周期成为研究的重中之重,这一点也变成是衡量无线传感器网络路由协议好坏的重要性能指标。
　　 本论文首先简单介绍无线传感器网络的概念及特点,然后主要对无线传感器网络中能量的消耗情况及应对策略进行了分析,接着讨论了无线传感器网络路由协议的技术特点和设计目标,并分别介绍了几种典型的平面型路由协议和分簇型路由协议,最后针对现有路由传输方式存在的网络能量消耗不均衡、生命周期短等缺点,提出了一种实现节点负载均衡的无线传感器网非均匀分簇算法UCLB(Llneven clustering algorithm Based on load balance for wsn)。
　　 在UCLB算法中,采用非均匀分簇的方法来计算最优的网络分簇个数,再调节节点的归属来控制分簇的大小,选出候选簇首后,通过竞争的方式竞选最终簇首,从而形成合理的多组织的网络拓扑结构,节省了能量的消耗。
　　 由于在UCLB算法中,不但实现节点分簇的均匀,而且构造了节点的评价函数和簇首之间的评价函数,既考虑了节点的能效,也降低了簇首节点的通信负载,因此该算法具有成簇数目保持均衡、能量效率高的优点。
　　 从仿真结果看出,该算法使网络的节点负载更平衡,节点能耗更低,网络的生存时间更长。