题目：无线传感器网络的能量均衡路由协议设计
文献综述
摘要：无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由大量具备信息采集、数据处理和无线通信能力的传感器节点通过多跳自组织方式形成的分布式网络系统。其目的是通过节点之间相互协作，将监测对象的信息实时地传送给终端用户，WSNs在军事、民用和工业生产等领域有着非常广阔的前景，因而吸引大批研究者从事该领域的研究。
然而，由于无线传感器网络（WSNs）部署环境的复杂性而导致丢包率和某些节点过早死亡的问题，也成为热点研究方向。本文提出的无线传感网络的能量均衡路由协议，综合考虑了节点剩余能耗、信号强度、跳数和链路质量等因素，使得信号传输具有较高可靠性的同时网络中节点能量消耗均衡，从而延长了网络的生存时间。
一、无线传感网络的能量均衡路由协议设计的背景
随着无线通信，电子与传感器技术的发展，无线传感器网络引起了人们的广泛关注。它由具有传感、数据处理和短距离无线通信功能的传感器节点组成，在军事国防、环境监测，抢险救灾、生物医疗以及一些商业领域都具有非常广阔的前景。
在网络中，只要有数据传输，就有路由协议，但是无线传感网络由于其特殊性，路由协议也不同于其他传统网络，具有以下特点：第一，无线传感器网络中大量节点随机部署，节点所关注的事各自领域的数据情况，因而无线传感器网络的路由是以数据为核心的，而传统网络的路由协议一般是以地址作为节点的标识并作为路由的依据；第二，无线传感器网络的使用范围非常广阔，并且应用的环境大不相同，数据传输的方式也会随着环境和应用的要求的不同而有所改变，所以很难设计出对所有的传感器网络都通用的路由协议。作为一名设计者，需要根据每一个的应用的具体要求，设计与之匹配的路由协议；第三，在大规模的网络环境中，相邻节点感应到的数据会比较相似，所以数据会存在一定的冗余，在这种情况下，为了减少通信量，需要经过数据融合以后再进行路由最终传送给基站；第四，由于无线传感器网络中的节点所携带的能量是十分有限的，因此设计一个高效节能的无线传感器网络路由协议来尽可能地延长整个网络的生存周期成为主要的研究方向与目标，其中最主要、最值得考虑的问题就是节点的能量消耗均衡问题；第五，由于无线传感器网络覆盖的范围很大，因此通常要采用多跳的通信模式才能到达基站，而节点本身的计算资源和存储资源都是有限的，使得节点内部不能存储大量的路由信息，同时也不能进行很复杂的路由计算，因此，如何设计一个简单而高效的路由协议是无线传感网络的一个基本问题。
二、国内外研究概况
低功耗自适应集簇分层性协议（LEACH Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是MIT的Wendi Beth Heinzelman等人[12]专门为无线传感器网络提出的低能耗自适应分层路由算法，是最早的分簇路由，其成簇思想出现在其后提出的许多协议中。在LEACH算法中，节点会自己组织成为不同的簇，每个簇只有一个簇首节点。所有普通的节点将自己收集到的数据发给所在的簇首节点，为了减少冗余数据的传输，簇首节点再对这些数据进行融合处理以后发给远方的基站。与此同时，为了避免簇首能量消耗过快，每个节点必须轮流成为簇首。虽说采用轮换机制，但是相对于成员节点，簇节点仍然承担了过多的压力和负载，能量消耗过快，很有可能导致某些节点过早的实效，形成网络“空洞”，缩短网络的生命周期。
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