無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由系統(tǒng)及自組織機制的研究與實現(xiàn).pdf

1、大量低成本的傳感器節(jié)點被隨機散播在監(jiān)測區(qū)內，它們通過自組織形式組成一個無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)。傳感器節(jié)點處理、存儲能力有限，而且一旦被部署，人類將無法干預，所以，節(jié)點的能量成為限制整個無線傳感器網(wǎng)絡生存期的主要原因，如何減少網(wǎng)絡能耗、延長網(wǎng)絡壽命成為研究的熱點之一。另外，無線傳感器網(wǎng)絡是面向特定任務的應用型網(wǎng)絡系統(tǒng)，例如偵測森林火災、監(jiān)視敵方戰(zhàn)場等等，這就需要無線傳感器網(wǎng)絡能夠高效率地分配任務，以確保任務能夠被實時、快速地完成。因此，如何高

2、效率地分配任務同樣成為無線傳感器網(wǎng)絡研究的熱門課題?；谝陨嫌懻摚疚闹饕槍Ψ执芈酚杉叭蝿辗峙鋯栴}做了以下兩個工作:
　　(1)分簇路由協(xié)議方面。分簇路由協(xié)議是通過分層的方式將網(wǎng)絡劃分為若干簇群，簇群內的CH融合數(shù)據(jù)并發(fā)送給基站或用戶，其解決的是如何在傳感器節(jié)點和網(wǎng)絡匯聚節(jié)點之間建立快捷、高效的數(shù)據(jù)傳輸路徑，從而減少網(wǎng)絡能耗、延長網(wǎng)絡壽命。但現(xiàn)有的分簇方法存在CH個數(shù)不穩(wěn)定、分布不均勻等問題，從而影響了整個無線傳感器網(wǎng)絡的生存期

3、。針對以上問題，本文提出一種優(yōu)化的基于博弈論的分簇路由算法。傳統(tǒng)分簇路由協(xié)議是先選取CH然后普通節(jié)點選擇合適的CH從而形成若干簇群，而該算法是先將監(jiān)測區(qū)域劃分為合理數(shù)目的若干子區(qū)域，子區(qū)域內再采用博弈的方式選取CH，CH收集、融合普通節(jié)點的數(shù)據(jù)并發(fā)送給基站或用戶;另外，加入了區(qū)域輪轉機制，當某個子區(qū)域內的節(jié)點全部做過CH后，則進行區(qū)域輪轉以防止某個子區(qū)域內節(jié)點個數(shù)過少而造成區(qū)域內網(wǎng)絡中斷;同時，還加入了概率歸零機制、通過周期循環(huán)的方式更

4、換CH，防止某些節(jié)點因頻繁作為CH而失效。該算法能使CH分布更加均勻，節(jié)點的能量消耗更加均衡，有利于提高網(wǎng)絡生命期、延長網(wǎng)絡生存時間、均衡網(wǎng)絡負載。最后，通過仿真實驗證明了該算法的優(yōu)越性。
　　(2)任務分配方面。多數(shù)現(xiàn)有任務分配研究只專注于網(wǎng)絡能耗的節(jié)省以及將任務映射和調度到多個傳感器上來確保任務可以在截止日期之前完成，然而，一個重要方面卻被忽略，即無線傳感器網(wǎng)絡在任務分配中的自組織機制。本文考慮復雜任務分配的問題（即任務需要不

5、同的資源來執(zhí)行），為了保證任務的實時分配，本文提出了一種面向復雜任務的自組織機制調整算法。該算法根據(jù)傳感器以往的任務分配信息和經(jīng)驗，改變頻繁被遍歷的傳感器節(jié)點的連接方式，形成一條任務分配路徑，其主要作用是將任務分配給適當?shù)?、可以協(xié)同執(zhí)行任務的節(jié)點。另外，在管理器節(jié)點和目標節(jié)點之間建立一個有效的路徑來提高任務分配效率，這樣，當節(jié)點執(zhí)行下一次任務時，能夠更快速地遍歷到所需的傳感器節(jié)點，縮短了任務需求資源與節(jié)點資源的匹配時間，從而保證能夠實時