隨著傳感技術(shù)、通信技術(shù)、微電子電路的持續(xù)創(chuàng)新和進(jìn)步,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks,WSN）在制造業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國(guó)防科技等領(lǐng)域的應(yīng)用中越來(lái)越普遍,幾乎所有的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)應(yīng)用都使用了WSN,這些應(yīng)用通過(guò)傳感器從現(xiàn)場(chǎng)感知信息并將其以無(wú)線方式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)層面。但傳感器節(jié)點(diǎn)體積小,自帶的電源容量受限,所以怎樣降低節(jié)點(diǎn)在感知信息和轉(zhuǎn)發(fā)信息過(guò)程中的能量消耗以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命是WSN的重點(diǎn)問(wèn)題。本文從高效利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量的角度出發(fā),分析現(xiàn)有分簇路由協(xié)議的特點(diǎn),針對(duì)節(jié)點(diǎn)均勻分布和節(jié)點(diǎn)非均勻分布兩種狀態(tài)下的相關(guān)路由協(xié)議進(jìn)行了研究和改進(jìn),并將設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)非均勻分布狀態(tài)下的WSN路由協(xié)議應(yīng)用于校園防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)均勻分布下的WSN路由協(xié)議設(shè)計(jì)（RPUDN）:在節(jié)點(diǎn)分布均勻的網(wǎng)絡(luò)中,可簡(jiǎn)化分簇過(guò)程,快速成簇,減小控制開(kāi)銷(xiāo)。協(xié)議將節(jié)點(diǎn)覆蓋的區(qū)域劃分為多個(gè)等距環(huán),以能耗最小化來(lái)計(jì)算離匯聚節(jié)點(diǎn)最近一環(huán)的最優(yōu)簇首數(shù),再以各環(huán)節(jié)點(diǎn)的能耗相等算出其余環(huán)的最優(yōu)簇首數(shù),進(jìn)而得出每環(huán)平均每個(gè)簇的節(jié)點(diǎn)數(shù),節(jié)點(diǎn)以計(jì)數(shù)的方式完成分簇階段,然后在簇內(nèi)選出一個(gè)優(yōu)質(zhì)的節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇首工作,最后利用改進(jìn)的引力搜索算法建立... 

【文章來(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

EEUC協(xié)議非均勻分簇示意圖

第三章節(jié)點(diǎn)均勻分布狀態(tài)下的WSN路由協(xié)議設(shè)計(jì)283.4.2仿真結(jié)果分析（1）簇首能耗方差簇首能耗方差可以反映簇首負(fù)載的均衡性，圖3.4是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中選取10輪的簇首能耗方差。因?yàn)镃CEHAM協(xié)議中所有簇的規(guī)模相同，外環(huán)簇首收集的數(shù)據(jù)向內(nèi)逐環(huán)傳送，直到到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致內(nèi)環(huán)的簇首比外環(huán)的能耗大，因此簇首能耗方差大，且每輪變化大；RECRA協(xié)議把節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域分為數(shù)據(jù)匯聚區(qū)和非數(shù)據(jù)匯聚區(qū)，其簇首能耗方差比CCEHAM協(xié)議的�。籖PUDN采用記數(shù)的方式完成分簇，同一環(huán)的簇的成員數(shù)相等，而內(nèi)環(huán)的簇內(nèi)成員數(shù)比外環(huán)的小，使得簇首能耗更加平衡。圖3.4簇首能耗方差（2）存活節(jié)點(diǎn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到每輪存活節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)如圖3.5所示。CCEHAM協(xié)議出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)死亡的時(shí)間最早，因?yàn)樵搮f(xié)議采用均勻分簇的方法使得內(nèi)環(huán)的簇首負(fù)載過(guò)大而出現(xiàn)過(guò)早死亡；RECRA協(xié)議對(duì)匯聚區(qū)域的節(jié)點(diǎn)不劃分簇，節(jié)點(diǎn)感知的信息直接傳送至Sink節(jié)點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間相對(duì)CCEHAM的晚；而RPUDN協(xié)議出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)死亡的時(shí)間比CCEHAM和RECRA晚，因?yàn)镽PUDN協(xié)議中內(nèi)環(huán)的簇內(nèi)成員數(shù)較少，為簇首省出更多的能量來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)外環(huán)節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)，改善部分節(jié)點(diǎn)過(guò)早死亡的問(wèn)題。（3）節(jié)點(diǎn)剩余能量通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到節(jié)點(diǎn)剩余能量隨輪數(shù)增加的變化如圖3.6所示。CCEHAM協(xié)議能量耗盡最早，因?yàn)樵搮f(xié)議中內(nèi)環(huán)的節(jié)點(diǎn)失效后，外環(huán)節(jié)點(diǎn)感知的信息要發(fā)送到Sink節(jié)點(diǎn)，其距離大，消耗能量快；RECRA協(xié)議在匯聚區(qū)域內(nèi)不進(jìn)行分簇，節(jié)省了分簇控制開(kāi)銷(xiāo)，其能耗情況相比CCEHAM協(xié)議有所改善；RPUDN協(xié)議利用改進(jìn)的引力搜索算法建立

第三章節(jié)點(diǎn)均勻分布狀態(tài)下的WSN路由協(xié)議設(shè)計(jì)29圖3.5存活節(jié)點(diǎn)通信路由，快速找到全局最優(yōu)傳輸路徑，并指導(dǎo)收集的數(shù)據(jù)沿選定路徑傳輸?shù)絊ink節(jié)點(diǎn)，節(jié)能效果較好。圖3.6節(jié)點(diǎn)剩余能量（4）接收數(shù)據(jù)包量仿真3種協(xié)議的接收數(shù)據(jù)包量如圖3.7所示。CCEHAM協(xié)議接收的數(shù)據(jù)包量最少，RECRA協(xié)議次之，RPUDN協(xié)議的最多。因?yàn)镃CEHAM協(xié)議形成的簇規(guī)模相等，外環(huán)的數(shù)據(jù)向內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)，致使內(nèi)環(huán)簇首過(guò)早死亡，節(jié)點(diǎn)覆蓋分割，數(shù)據(jù)丟包率大；RECRA協(xié)議因每輪分簇能耗大，節(jié)點(diǎn)死亡速度快，監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量減少，接收的數(shù)據(jù)包量也少；RPUDN協(xié)議的節(jié)點(diǎn)能耗比較均衡，監(jiān)測(cè)覆蓋范圍比CCEHAM和RECRA的廣，因此接收到的數(shù)據(jù)包量多。RPUDN協(xié)議最終接收的數(shù)據(jù)包量比CCEHAM協(xié)議增加

【參考文獻(xiàn)】：
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