【正文】 .................................16 主動(dòng)被動(dòng)和混合型路由協(xié)議 .........................................17 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型路由協(xié)議分析 .....................................17 第 4章 LEACH 仿真 ..........................................................................23 LEACH 算法簡介 .....................................................................23 LEACH 仿真流程圖 .................................................................24 仿真結(jié)果與分析 .....................................................................25 仿真結(jié)果 ..........................................................................25 仿真分析 ............................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 總結(jié) ....................................................................................................27 5 致謝 ...................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ............................................................................................28 附錄 ...................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 外文資料翻譯 ...................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 6 1. 緒論 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ WSN,Wireless Sensor Network）是由多學(xué)科交叉形成的新興熱點(diǎn)領(lǐng)域。它一出現(xiàn)便引起了世界范圍的廣泛關(guān)注。傳感器的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn) 小，容易隱蔽，價(jià)格便宜，因此可以大面積分布在要監(jiān)測區(qū)域，而且容易部署、節(jié)點(diǎn)自組織形成網(wǎng)絡(luò)。它可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測和感知監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)，通過嵌入式計(jì)算技術(shù)處理監(jiān)測到的信息，并利用無線網(wǎng)絡(luò)將它傳回至用戶手中。 但是由于應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)有很大的區(qū)別。傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是提高服務(wù)質(zhì)量和帶寬利用率，這里能源問題是傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)小問題；但在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)非常重要的問題。因?yàn)閭鞲衅鞯碾姵啬芰坑邢?，一旦耗盡，不能更換，而提高電池容量就目 前的技術(shù)來說比較困難，更換電池對于某些特殊地方的無線傳感器而言更是難以實(shí)現(xiàn)，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身的節(jié)能就成為了研究重點(diǎn)，而路由協(xié)議就是其中的關(guān)鍵問題。 從路由協(xié)議的結(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以分為平面路由協(xié)議和分層的路由協(xié)議。平面路由協(xié)議是指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)在路由功能上的地位是相同的，沒有引入分層管理機(jī)制。分層路由協(xié)議采用簇的概念對傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行層次劃分。即把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分成簇（ Cluster），根據(jù)某種聯(lián)系，將一部分節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)節(jié)點(diǎn)群。每個(gè)簇內(nèi)選出一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)，其余的為成員節(jié)點(diǎn)。簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對簇內(nèi)的成員 進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)的收集，并且負(fù) 7 責(zé)將收集到的數(shù)據(jù)傳送至匯聚節(jié)點(diǎn)（ Sink 節(jié)點(diǎn) /基站）。在發(fā)出數(shù)據(jù)之前，簇頭可將數(shù)據(jù)集合起來，一起發(fā)送。有了簇頭的管理，組內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)可進(jìn)入休眠狀態(tài)，這就大大的減少了能源的利用。 本文對 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量路由進(jìn)行研究，主要的著重點(diǎn)就是低功耗無線傳感器中采用簇機(jī)制的路由協(xié)議。 無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)是由美國軍方最先提出來的，將之主要應(yīng)用在國防軍事、戰(zhàn)場監(jiān)測、防恐反恐等領(lǐng)域，隨后國內(nèi)外的許多公司、高校和研究機(jī)構(gòu)都漸漸投入到這一新興的領(lǐng)域 [1]。從 20 世紀(jì) 90 年代開始，到目前為止已有大量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究工作展開?？v觀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，根據(jù)研究側(cè)重點(diǎn)的不同將它分為三個(gè)階段。第一階段主要是對小型化、低功耗、低成本的傳感器節(jié)點(diǎn)的開發(fā)研制，得到了很多的傳感器節(jié)點(diǎn)和研究平臺。第二階段主要是研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信特性，主要表現(xiàn)為通信、路由協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。雖然在第一階段中也涉及到對通信協(xié)議的研究和設(shè)計(jì)，但主要是在原有 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，添加了能耗的有效性。而在第二階段，研究學(xué)者們提出了許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，如數(shù)據(jù)鏈路層 的 MAC 協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議等。其中有以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議、分層路由協(xié)議等。同時(shí)也開始對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件等相關(guān)問題的研究，如部署覆蓋、時(shí)間同步、節(jié)點(diǎn)定位、系統(tǒng)管理等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的第三階段研究的重點(diǎn)，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的群體智能行為和實(shí)際應(yīng)用，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息處理、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)查詢的研究。具有群 8 體智能行為的自主自治系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和控制屬于自動(dòng)控制和人工智能領(lǐng)域的前沿研究內(nèi)容。 目前這些領(lǐng)域的研究剛剛開始研究，還沒有形成相對較為完善的描述和方案設(shè)計(jì)。我國對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 研究起步雖然比較晚，但非常重視此項(xiàng)研究。 2021 年中國國家自然科學(xué)基金委員會(huì)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。國內(nèi)一些高校和科研機(jī)構(gòu)也投入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中來，在傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、路由、分簇、時(shí)鐘同步與定位、數(shù)據(jù)管理方面展開了研究工作。重慶大學(xué)同時(shí)也開始研究了嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、可重構(gòu)技術(shù)、無線傳感器定位等。在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要 (202122020)》中支持的重點(diǎn)領(lǐng)域以及 “信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)” 的優(yōu)先主題中列入了“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理”，并在前沿技術(shù)中重點(diǎn)支持“自組織傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)”。 202 2021 年國家自然科學(xué)基金分別將傳感器網(wǎng)絡(luò)和水下移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)列入計(jì)劃，以及“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究” [18]作為國家“ 973”重點(diǎn)發(fā)展規(guī)劃基金項(xiàng)目 (2021CB30300)啟動(dòng)。多方面來說我國對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究已步入了規(guī)模，并且在不斷的完善。 matlab 進(jìn)行程序設(shè)計(jì) 9 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ Wireless Sensor Network, WSN）是一種新興的科學(xué)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，是由大量具有特定功能的傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織的無線通信方式，相互傳遞信息，協(xié)同地完成特定功能的智能專用網(wǎng)絡(luò) [1]。由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的、自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者 [2]。 器網(wǎng)絡(luò)是一種無基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)多跳的臨時(shí)性無中心網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)以數(shù)據(jù)傳輸為目的的網(wǎng)絡(luò)。它是由大量體積小、成本低、具有無線通信能力、感知能 力和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的。傳感器節(jié)點(diǎn)一般由傳感單元、數(shù)據(jù)處理單元、收發(fā)單元和電源單元四個(gè)功能模塊組成。其中電源單元是最重要的模塊之一，大多數(shù)情況下傳感器節(jié)點(diǎn)的電池能量不可補(bǔ)充。 大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過空投的方式被隨機(jī)布設(shè)在被檢測區(qū)域內(nèi)部或者附近，節(jié)點(diǎn)間通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)既