论文摘要
近年来,无线传感器网络引起了人们越来越多的关注,在军事和民用领域得到了广泛应用。传感器网络拥有成百上千的节点,通过采集相关信息能对被监测区域实现有效的监控。但传感器节点的能量十分有限,一旦投放使用,将很难再补充能量,因此节能对无线传感器网络来说是至关重要的。为了在能量有限的情况下延长传感器网络的有效寿命,人们提出了若干节能的路由协议。LEACH是一个典型的分簇路由协议,通过簇首的随机轮循把网络能耗均衡分布于所有节点间;簇首负责簇内数据的收集,进行融合后直接发送给基站。协议的能量有效性较高、延迟较低。但也存在一些缺点:随机选出的簇首分布不均匀且簇内节点的数目不均衡,会导致某些节点耗尽能量过快而失效;簇首向基站直接传送数据,那么离基站较远的簇首其通信能耗较大,会影响系统的性能。由于LEACH算法实现的前提是网络中所有的节点都能与基站进行通信,因此仅适用于传输距离近、网络覆盖面积小的应用。本文在LEACH协议的基础上进行了改进,提出了一个新的无线传感器网络协议——基于能量和距离分簇的多跳传感器网络协议,称之为EDBCM协议。新协议在簇首选择过程中充分考虑节点剩余能量和到基站距离这两个因素,让剩余能量较多、距离基站较近的节点担当簇首,使簇首的质量更高,且有利于降低网络能耗;对簇首向基站的数据发送方式进行了优化改进,通过距离和能量限制条件在所有簇首间挑选合理的中继转发簇首,引入了多跳的数据路由算法,并在转发过程中时再次进行数据融合,把长距离的单跳发送变成几次短距离的多跳转发,同样也有利于节省通信能耗、平衡节点的能耗开销。仿真结果表明:与LEACH相比,EDBCM协议大大降低了网络能耗,能量有效性更好,平衡了节点间的能耗开销;增加了基站接收到的数据量,提高了网络的监控质量;延迟了节点的死亡时间,明显提高了传感器网络的工作寿命,具有较好的可扩展性和鲁棒性。