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无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是集嵌入式信号处理技术、无线感知技术、计算机技术和无线通信技术于一体的综合技术。大量的传感节点布置在特定的区域,然后进行相互无线通信路由自组织成无线传感网络,无线传感网络的目的是为了对某一区域进行数据采集并传送到终端。近年来,传感器技术、无线通信技术以及网络的快速发展,为无线传感器技术的发展提供了良好的技术基础,WSN的应用非常广阔,在军事战争领域、农田管理、森林防火、环境监测、国家安全、智能城市以及工业控制方面都有独特的应用。越来越多的国家和组织重视传感器网络的研究,加入其中做出贡献。
无线传感器网络的组成节点具有低成本低功耗等特点,但目前只能通过电池为节点供能,因此节点能量非常有限,这一缺点将极大地限制传感网络的寿命,为了改善这一缺点,针对无线传感器的路由协议研究从未停止,如何设计一种路由方式让节点保持数据有效的条件下,让数据传输更加节省能量一直是从多学者研究的目标。本文首先简介了无线传感器网络各种路由协议并总结了其优缺点,对LEACH和LEACH-C协议进行详细分析比较,然后针对能量均衡消耗和能量节省两个方向,对LEACH和LEACH-C算法的进行改进,提出了一种集中式非均匀分簇的多跳路由算法(Centralized heterogeneous multi-hop clustering routingalgorithm,CHMRA),通过多跳传输可以减少直接和基站通信的簇头个数,从而减少能量的消耗,算法中采用双簇头方式的保证了数据的有效传输。
本文的第五章对改进算法进行仿真,并将仿真结果和LEACH、LEACH-C算法的仿真进行比较分析,CHMRA算法在簇头分布及个数方面要比LEACH和LEACH-C明显稳定,这也是网络稳定的重要因素,实验表明,CHMRA算法不管是在第一个节点死亡时间、网络生命周期还是基站接收的数据量,都表现更加有优势,因此它更加适合应用于大规模传感器网络。