基于模糊逻辑的无线传感器网络路由协议研究

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随着计算机技术、通信技术和半导体技术的快速发展,物联网成为新一代信息技术的重要组成部分。作为物联网中的一个重要组成部分,无线传感器网络应用也越来越广泛,相关研究也已经成为信息技术发展的一个重要课题。无线传感器网络由大量传感节点组成,这些节点的电源能量、计算能力和存储能力都非常有限。整个无线传感器网络的存活时间是由节点的能量来决定的,故该因素要作为影响节点生存时间的几个因素中最为重要的来考虑。当前的无线传感器路由协议主要分为平面路由协议和层次路由协议两类。本文分析了两类路由协议中的几种典型协议的特点,综合考虑了其优缺点,在此基础上提出了一种基于LEACH协议并使用模糊逻辑的路由协议LEACH-FL(LEACH protocol using Fuzzy Logic)。在LEACH协议中,网络选择节点成为簇首时仅仅依赖于概率模型,很可能出现被选的簇首节点集中在网络某一区域或者分布在网络中的边缘地区,这些低效的簇首会使得整个网络的能量无法达到使用效率的最大化。LEACH-FL引入了模糊逻辑的概念,选择最优的节点同基站进行通信,避免个别节点快速死亡,这样可以达到均衡节点能量,延长整个网络的生命周期的目的。网络中的节点通过考虑自身剩余能量,与基站的距离和周围节点的密度这三个因素,经过一系列模糊逻辑计算,得到一个确切的数值,并将此值作为决定节点是否成为簇首的依据。在计算过程中综合考虑节点各参数,使每个节点遵循能量优先、距离和密度次之的原则来选择自身是否成为簇首。LEACH-FL是一种将工业控制技术应用到无线传感器网络中的层次路由协议。层次路由协议在选择节点成为簇首时考虑因素过少,在选择考虑因素时使用的算法也不能很好的体现节点各因素的重要性。LEACH-FL通过使用模糊逻辑算法,大大的提高了选择节点方法的合理性,实现了能量的大幅节约,从而提高了无线传感器网络的整体效率。
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