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能量异构无线传感器网络分簇路由算法研究
能量异构无线传感器网络分簇路由算法研究
摘要：
无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是由大量具有感知、处理和通信能力的无线传感器节点组成的分布式网络。在无线传感器网络中，能量是节点的重要资源之一，能源管理是提高网络寿命的关键问题。能量异构无线传感器网络是指网络中的传感器节点具有不同的能源储备，如能源饱满的节点和能量匮乏的节点。分簇路由算法是一种常用的无线传感器网络路由算法，通过将网络划分为若干个簇，利用簇首节点进行数据传输和路由控制，提高能源利用率和网络性能。
本论文针对能量异构无线传感器网络中的分簇路由问题进行研究，提出了一种基于能量异构特点的分簇路由算法。该算法根据节点能量储备情况，将网络中的节点分为能量饱满节点和能量匮乏节点两类，能量饱满节点作为簇首节点，能量匮乏节点作为簇内普通节点。在网络初始化阶段，选择能量饱满节点作为簇首节点，然后根据节点的能量消耗情况动态调整簇首节点。通过限制数据传输和控制信息的范围，减少能量消耗，提高能源利用率。
在算法设计过程中，考虑到网络负载均衡和能量平衡的问题。采用了一种基于负载均衡的簇头选择策略，通过计算节点与簇首节点之间的距离和节点的剩余能量，选择负载较小且能量充足的节点作为簇首节点，实现对网络负载的均衡。同时，通过动态调整簇首节点，使能量耗尽的节点能够重新选择簇首节点，同时充分利用节点的能量资源，提高能源利用率。
为验证所提出的分簇路由算法的性能，进行了一系列的仿真实验。实验结果表明，所提出的算法在能源利用率和网络寿命方面都具有较好的表现。相比于传统的分簇路由算法，能量异构分簇路由算法能够更好地利用网络中节点的能量资源，延长网络寿命。同时，该算法还能够保持较好的网络负载均衡性能，提高网络的数据传输效率。
关键词：无线传感器网络，能量异构，分簇路由，能源管理，寿命延长，负载均衡