為解決當前大規(guī)模無線傳感網(wǎng)部署中因分簇不當導致能量消耗過大、網(wǎng)絡傳輸質量下降的問題，提出一種基于分區(qū)自感簇頭的無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸保障方法。對整個傳感網(wǎng)絡分區(qū)內的節(jié)點指定射頻信號最強的一個節(jié)點為簇頭（CH）節(jié)點。在每一個分區(qū)內，通過計算每個簇成員節(jié)點（CM 節(jié)點）的能量閾值，從中選擇閾值最佳以及輪詢時間最短的節(jié)點作為CH節(jié)點的備用節(jié)點，對觸發(fā)這種輪換的最佳時刻進行分析計算，以便能夠尋找到網(wǎng)絡能耗水平最小化的約束條件，降低網(wǎng)絡拓撲結構重建過程中的能量開支，從而提高無線傳感網(wǎng)的生命周期，保障數(shù)據(jù)在傳感網(wǎng)絡存活時間內實現(xiàn)高效傳輸。實驗結果表明，該機制能有效延長網(wǎng)絡穩(wěn)定時間，改善網(wǎng)絡傳輸質量，并減少網(wǎng)絡整體能耗。

　　由于分簇結構在無線傳感網(wǎng)中具有重要的地位，一般來說，每個分區(qū)都應該包含一個簇頭節(jié)點（ＣｌｕｓｔｅｒＨｅａｄ，ＣＨ）和２個及以上的簇成員節(jié)點（ＣｌｕｓｔｅｒＭｅｍｂｅｒ，ＣＭ）。其中，ＣＨ節(jié)點維持一定功率的能力輸出，尋找通信鏈路并優(yōu)化，從而保障數(shù)據(jù)通信任務。從本質上說，ＣＨ節(jié)點起到將各種形式的能量進行傳輸?shù)娜蝿眨淠芰康膹娙跖cＣＨ節(jié)點搜集并發(fā)送的各種無線射頻信號的強度息息相關。由于ＣＨ節(jié)點在分區(qū)簇結構內起到舉足輕重的作用，因此需要采取一定的措施保障無線射頻信號能夠安全、可靠、穩(wěn)定地在這種大規(guī)模無線傳感網(wǎng)絡中傳輸。而ＣＨ節(jié)點的能量消耗水平比簇成員的能量消耗水平高得多，一旦能量耗盡，ＣＨ節(jié)點停止工作，那么整個無線傳感網(wǎng)就處于癱瘓的狀態(tài)。

　　為此，研究人員設計了動態(tài)簇節(jié)點輪換機制，主要有閾值自感觸發(fā)機制（ＴｈｒｅｓｈｏｌｄＳｅｌｆＴｒｉｇｇｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍ，ＴＳＴＭ）和動態(tài)平均輪換機制（ＤｙｎａｍｉｃＡｖｅｒａｇｅＲｏｔａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍ，ＤＡＲＭ）２種。ＴＳＴＭ 機制采用簇頭動態(tài)自感能量閾值的辦法，通過計算簇頭能量閾值Ｅｔｈ來觸發(fā)簇頭輪換過程，可顯著降低能耗水平，典型代表如ＥＤＡＣ和ＥＤＣＲ機制。

　　給出了一種基于ＥＤＡＣ和ＥＤＣＲ機制的最佳能量閾值計算的解，而且證明了在特定條件限制下，采取能量閾值進行簇頭輪換的方式要優(yōu)于采取ＤＡＲＭ 機制。但是，基于ＴＳＴＭ 機制的簇頭輪換在計算能量閾值時效率不高，容易導致網(wǎng)絡擁塞。

　　ＤＡＲＭ 機制主要采取預設周期平均輪換簇頭節(jié)點的方式觸發(fā)簇頭輪換過程，使得每個節(jié)點都有機會成為簇頭節(jié)點來保障能量傳輸。給出了分區(qū)節(jié)點中選擇性能最好的節(jié)點作為初始時刻的簇頭節(jié)點，分析證明了在網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量高于一定數(shù)值之后，采取ＤＡＲＭ 機制更能保證網(wǎng)絡正常的運行，而且給出了每次都選擇性能最好節(jié)點的情況下的最優(yōu)解。但是這種算法的簇頭節(jié)點輪換是在全網(wǎng)范圍內進行，輪換過程往往會影響到無線傳感節(jié)點正常的射頻信號發(fā)射和接收，另外由于周期是事先設定的，不能隨著網(wǎng)絡狀況的好壞而進行動態(tài)的設定。

　　為解決上述難題，本文分析基于分區(qū)自感簇頭方式的大規(guī)模無線傳感網(wǎng)的能耗，在此基礎上給出基于分區(qū)自感簇頭的無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸保障機制。該機制分為２個部分，首先給出基于負載的簇頭能量閾值Ｅｔｈ的計算，然后采取一種分層的分區(qū)拓撲重建與自感簇頭輪換算法（ＴｏｐｏｌｏｇｙＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＳｅｌｆＩｎｄｕｃｔａｎｃｅａｎｄＣＨＲｏｔａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＴＲＯＳＩＡＲＡ）機制，完成區(qū)域內的準簇簇頭結構的重建。該機制從ＭＡＣ層進行調度，可以迅速在分區(qū)內實現(xiàn)簇頭的建立與故障檢測。當網(wǎng)絡工作正常時，簇頭依據(jù)節(jié)點剩余能量進行備份選擇。一旦簇頭節(jié)點無法正常工作，備份簇頭將迅速替代原簇頭，從而維持該區(qū)域內射頻信號的保障傳輸工作，延長網(wǎng)絡的穩(wěn)定時間。

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