论文部分内容阅读
本文在大规模无线传感器网络课题背景下,着眼提高传感器节点的能效性。在分析传统的分簇路由协议基础上,设计了基于均衡节点能量消耗的成簇算法BCR,基于簇内多跳的分簇路由协议CMHR协议和适应大规模网络应用的分簇路由协议Ad-CMHR协议。在BCR成簇算法中,处于多个簇头广播交叠区域中的节点,在加入分簇时,将不再以到簇头的距离作为唯一参考指标,而是综合考虑簇头能耗、簇头到sink的距离等因素。BCR算法可以很好地均衡节点能量消耗,仿真结果也验证了BCR算法的有效性。簇内多跳传输路由协议CMHR改变了传统分簇路由协议中簇内单跳传输的方式。在概述CMHR协议的设计思路之后,本文通过理论建模分析了在保证网络连通性的前提下,节点的最小通信半径及簇内多跳传输下的最优簇头节点比例;接着详细设计了CMHR协议,特别是簇内多跳传输方式和簇内时隙分配机制;同时分析了簇内单跳与多跳传输性能、节点覆盖问题、最优簇头节点比例与传输跳数的关系。通过对CMHR协议进行仿真分析,本文验证了CMHR协议可以改善网络性能、有效地延长网络的生命周期。为了适应大规模网络应用,本文在CMHR协议基础上,提出了一种改进的分簇路由协议Ad-CMHR,改进之处有:1)初始化簇头选取时体现出均匀分簇的思想;2)簇头轮换考虑节点的剩余能量;3)利用邻接簇头节点信息表,簇头不用交互任何报文就可以建立起簇间路由;4)改进簇内时隙统计与分配算法,避免节点因空闲等待而耗费能量,而多个节点同时传输数据也可以有效地缩短簇内数据传输时延。最后,通过仿真验证了Ad-CMHR协议在提高网络生存周期、缩短时延等方面的有效性。