论文摘要
无线传感器网络既是计算机、通信、电子等多学科高度交叉的学科领域,也是下一代信息技术的重要组成部分,它给信息感知和信息收集带来一场新的革命,并作为物联网产业的核心支柱之一,引起了研究界和工业界的高度关注。拓扑控制技术是无线传感器网络的核心技术之一,它能给自组织的传感器网络拓扑结构带来优化,提高MAC层和路由层协议的效率,提高节点能效,延长网络生存期,提高网络的可扩展性。分簇算法作为无线传感器拓扑控制技术研究方向之一,已经受到越来越多的重视。分簇算法就是依据一定的规则,将网络划分若干簇,每个簇中选举出一个簇头负载簇内数据收集,融合,再将数据发送至汇聚节点的一种算法。本文研究核心内容是:在能量异构的网络下,传感器节点如何合理成簇,且簇头信息转发如何保证能量高效。为实现这一目标,参考了大量的中英文文献,深入研究和分析前人提出的分簇算法,提出了一种分布式能量感知与高效分簇算法EaDEEC（Distributed Energy-aware and Efficient Clustering Algorithm）。本文算法设计主要分为两个部分,成簇策略设计和簇头信息转发策略设计。其中成簇策略设计中借鉴了分布式能量有效分簇算法DEEC中能量异构处理思想,网络中簇头的选择结合节点的的初始能量、剩余能量及全网的平均能量综合考量,使得网络中那些具有较高的初始能量与剩余能量的节点具有较高的概率成为簇头,且簇头随网络能量消耗动态性按轮轮换;在簇头信息转发策略的设计中,簇头转发信息模式采用能量感知的多跳,综合考虑传输链路上簇头的剩余能量和通信代价,从而保证链路的能量高效性,且网络中输转链路是能量高效多路径,同时也保证网络的鲁棒性。仿真结果显示EaDEEC算法在不同的网络规模下,都具有较高的能量异构环境适应能力和可扩展性,且能保证网络拥有较长生存时间,同时兼顾网络负载均衡。当然算法设计还存在一些不足之处,如何平衡网络的能量高效与网络延迟等问题,将是下一步研究的方向。