一种新的无线传感器网络分簇路由算法

发布:youngsunblog | 发布时间: 2008年10月20日

　　在无线传感器网络中，一种合理的路由算法对提高网络寿命有着非常重要的作用，这篇论文基于传统的分簇路由协议LEACH,以延长网络寿命和提高网络通信质量提出了一种新的路由算法。这种路由算法引入了智能天线的使用。算法在定向传播的基础上不但节省了网络能量，并且灵活的簇群配置，簇头交换策略使得这个新的算法不局限于特定拓扑分布无线传感器网络。本算法的创新点在于利用天线的方向形成簇群，同时达到了在数据传输时能量节省和网络路由变化通信开销减少的目的。

　　1.引言

无线传感器网络（WSNs）技术发展迅猛得益于近年来传感器和无线通信技术的进步。无线传感器网络中的节点可以同邻居节点通信或者和基站直接通信，大量的节点使得对于大面积区域的感应和监控精确化成为可能。每个节点都可以把感应到的物理信息高效的转化为数字信息，并且根据需要决定是否融合其他节点数据，或者发送自身数据到特定的邻居节点或者是基站。用户可以通过基础设施或者Internet连接到无线传感器网络来取得所需的信息。但是WSNs有一些特定限制，比如：有限的能量供给，有限的计算能力和有限的连接传感器的无线链路带宽，而且在很多WSNs的应用领域中对路由协议中能量消耗提出了很严格的要求，比如，众多的传感器通常用飞机随意地分布在恶劣的或不可到达的环境中，所以人为更换电池是不可能的。这些因素使得这篇路由算法的主要目标也是主要挑战就是在保证有效通信的基础上，尽量的延长无线传感器网络的寿命。

2.无线传感器网络基本概念

无线传感器网络由大量传感器节点和一个或者多个基站（汇聚节点）构成，基站相当于是节点与其它网络通信的网关，众多的传感器采集到需要的数据信息发送到基站，基站根据用户需要把不同的数据发送到不同的用户网络或者终端。但是，传感器节点能量非常有限，如果所有节点和基站直接通信将导致远离基站的节点迅速的死亡（图1）。反之，单纯的采用多跳的路由方法[3]也不理想，因为最接近基站的节点会因路由大量收到的数据而很快死亡，从而导致后来到达的数据不能传给基站。在众多无线传感器路由方法中，分簇路由算法在节省网络能量，提高网络寿命，减少数据冗余方面有非常明显的优势。