無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于節(jié)能的路由協(xié)議研究的中期報告

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于節(jié)能的路由協(xié)議研究的中期報告一、研究背景與意義無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由大量自組織的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有簡單、低廉、嵌入式、實(shí)時等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、智能城市、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知環(huán)境中的溫度、濕度、光照、氣體濃度等參數(shù)，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)交具M(jìn)行處理。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛，但是由于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量龐大，傳輸距離短，能量有限，節(jié)點(diǎn)之間的通信質(zhì)量差等原因，如何在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸成為了研究的重點(diǎn)。目前，為了解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗過高的問題，學(xué)者們提出了許多基于節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，并在實(shí)驗(yàn)中得到了一定的成果。例如LEACH[1]、HEED[2]、PEGASIS[3]等協(xié)議使用了低功耗傳輸方式來減少節(jié)點(diǎn)能耗，降低網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。本文的研究目的是結(jié)合LEACH協(xié)議和HEED協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，提出一種基于節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)壽命、提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的目的。二、研究內(nèi)容與方法本研究的主要內(nèi)容是基于LEACH協(xié)議和HEED協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，提出一種能夠減少節(jié)點(diǎn)間通信和節(jié)約能量的路由協(xié)議，具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面：（1）分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗情況，研究傳輸距離、接收靈敏度等因素對節(jié)點(diǎn)能耗的影響。（2）深入學(xué)習(xí)LEACH協(xié)議和HEED協(xié)議的算法思想，分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（3）在LEACH協(xié)議和HEED協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出一種新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。方法：（1）首先通過對節(jié)點(diǎn)能耗情況的分析，確定傳輸距離、接收靈敏度等因素的最佳取值范圍，以減小能量消耗。（2）對已有的LEACH協(xié)議和HEED協(xié)議進(jìn)行研究，分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（3）將LEACH協(xié)議和HEED協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，提出一種新的路由算法，并仿真實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)期成果本研究預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下成果：（1）深入分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)耗能情況，研究了影響節(jié)點(diǎn)耗能的因素。（2）對已存在的LEACH協(xié)議和HEED協(xié)議進(jìn)行了理論分析，深刻認(rèn)識了這些協(xié)議的算法思想、優(yōu)點(diǎn)和不足之處。（3）根據(jù)分析結(jié)果，提出一種能夠減小通信開銷、降低網(wǎng)絡(luò)能耗的基于節(jié)能的路由協(xié)議，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證協(xié)議的性能。（4）提供一種新穎且可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信方案，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)長期穩(wěn)定運(yùn)行，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療檢測等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)：[1]W.W.R.Heinzelman,A.Chandrakasan,andH.Balakrishnan,``Anapplication-specificprotocolarchitectureforwirelessmicrosensornetworks,''IEEETransactionsonWirelessCommunications,vol.1,no.4,pp.660--670,Oct.2002.[2]O.YounisandS.Fahmy,``HEED:ahybrid,energy-efficient,distributedclusteringapproachforadhocsensornetworks,''IEEETransactionsonMobileComputing,vol.3,no.4,pp.366--379,Oct.2004.[3]S.Lindsey,C.S.Raghavendra,andK.M.Sivalingam,``Datagatheringalgorithmsinsensornetworksusingenergymetrics,''IEEETransa