题目：面向无线传感器网络的能量均衡路由协议研究

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非常广阔的应用前景，因而吸引了众多国内外学者从事该领域的研究。WSNs除了具有传统自组织网络的移动性、断接性以及多跳性等共同特征之外，也有很多鲜明的自身特点，如动态性强、存在大量冗余数据和节点的计算存储功能比较低等，尤其是节点依靠电池供电，电量的补充非常困难，所以延长网络的寿命面临着巨大的挑战，而且最大化网络寿命被证明是NP-Hard问题。
路由协议是无线传感器网络的重要研究内容之一，主要负责路由的发现与维护，使得传感器节点可以进行有效的相互通信，路由算法执行效率的高低将直接决定传感器节点收发控制数据和有效采集数据的比率，从而影响整个网络的能耗和寿命。因此，设计一个高效的、能量均衡的路由协议显得尤为重要。
本文对WSNs能量均衡的路由协议进行研究，主要工作如下：
(1) 介绍了WSNs的体系结构、关键技术和软件协议栈构成，并对其具体应用领域和国内外的研究现状进行了综述。
(2) 详细介绍了WSNs路由协议的特点和设计要求，并对现有的路由协议进行了分类，从单个节点和整个网络两方面出发对现有的节能策略进行了分析，在此基础上介绍了几种典型的节能路由协议，分析了其优缺点，并从是否具有可扩展性、是否支持多路径等方面进行了比较。
(3) 对经典的低功耗自适应分簇算法LEACH进行了描述和分析，在簇头选取阶段引入了节点聚合度、距离因子和能量因子的概念，提出了改进的BE-LEACH算法，该算法在簇头选取时综合考虑了节点的剩余能量和位置分布情况。通过matlab仿真实验表明，本文的BE-LEACH算法与经典的LEACH算法相比，能够有效地均衡网络能耗，延长网络寿命。
(4) 结合蚁群算法的原理，使用NesC语言在TinyOS2.x下设计了基于蚁群算法的路由协议Ant-PDRP。该协议采用信息素浓度指引路由包和数据包传输，并在数据包传输过程中引入惩罚机制以实现动态均衡网络能耗，TOSSIM仿真和Micaz节点的真实实验表明，改进后的路由协议能够有效减少传输时延，延长网络寿命，保证数据可靠传输。