基于分簇的无线传感器网络生存期延长策略研究
传感器网络是一种以采集数据，发送数据和通信为目的的新型网络。传感器节点一般在野外工作，由电池供电，因此如何尽可能的减少能量消耗，延长网络生存期是传感器网络的一个重要性能指标。围绕如何延长网络生存期，主要解决方法是分簇算法，分簇算法要解决两个问题：(1)簇的大小；(2)簇首如何分布．目前存在的分簇算法大多采用随机的簇首选择方案，不能保证簇首均匀分布，并且每个簇的成员数目差距很大。
本文以此为研究背景，首先介绍了无线传感器网络的特点、应用、研究现状以及发展前景；接着介绍无线传感器网络的网络模型与能量消耗模型，然后简述了目前存在的几种典型的无线传感器分簇算法；其中LEACH算法提出一种最优簇首数目公式，但并没有考虑到传感器节点的实际处理能力是有限的，本文在此基础上提出了压缩比概念，用来刻画节点的压缩能力，通过建立网络能量消耗模型，从理论上推导出了最优簇首数目公式，得出结论：当簇内节点个数等于压缩比时，网络消耗的能量最小并且网络的生存期最长。仿真实验表明传感器网络的耗能不但与簇首的数目有关，还与簇首的位置分布有关。在簇首分布均匀的情况下能量消耗较小，由此提出了一种选择均匀分布簇首的递归算法，仿真实验验证了算法的有效性。
实际应用中传感器网络节点密度很大，网络中节点检测范围存在相互重叠，即存在大量的冗余数据，如何消除不必要的冗余数据成为减少网络能量消耗的一种重要策略，本文基于传感器节点检测半径，提出了两种消除冗余数据的算法：Ground和Grid算法，这两种算法在保证覆盖检测区域的前提下，通过减少同时处于激活状态的节点个数，达到消除冗余数据的目的；提出一种近似均匀分簇算法，该算法形成的簇首数目近似等于最优簇首数目，并且采纳了Grid算法消除了大量的冗余数据，仿真结果表明该算法能够有效地减小网络能量消耗，延长网络生存期。
最后对本文所做的工作进行了总结，并指出了需要进一步研究的问题。
传感器网络;网络生存期;节省能量;分簇算法;均匀分簇
中国海洋大学
硕士
计算机应用技术
郭忠文
2006
中文
TP212
68
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）