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《leach協(xié)議的簇頭多跳_leach_m_改進算法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、LEACH協(xié)議的簇頭多跳（LEACH-M）改進算法摘要：節(jié)能高效的實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)是路由設(shè)計的一個關(guān)鍵點。總結(jié)了目前已有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸路由模式，發(fā)現(xiàn)早先提出的LEACH協(xié)議雖是無線傳感網(wǎng)中的低功耗自適應(yīng)分層路由算法，但會造成簇頭節(jié)點負載過重。成簇算法是傳感器網(wǎng)絡(luò)中減少能量消耗的一種關(guān)鍵技術(shù)。提出的是基于LEACH算法的多跳路由改進算法，并在考慮簇頭最優(yōu)個數(shù)的選擇下，通過采用簇頭之間的多跳算法達到減少能量消耗、延長傳感網(wǎng)的壽命的目的。實驗表明此方法有效。關(guān)鍵詞：低功耗自適應(yīng)分簇聚類路由（LEACH）協(xié)議；簇頭；輪；LEA
2、CH協(xié)議的簇頭多跳算法DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2009.34.033文章編號：1002－8331（2009）34-0107-03文獻標識碼：A中圖分類號：TP3931引言無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks，WSN）綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些數(shù)據(jù)進行處理，獲得詳盡而準確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境與軍事監(jiān)控、地震與氣候預(yù)測、
3、地下、深水以及外層空間探索、生物醫(yī)療健康、空間探索等許多方面都有廣泛的應(yīng)用前景，是目前國際科學研究的熱點。傳感器網(wǎng)絡(luò)相對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有以下特性：（1）節(jié)點分布極其稠密且數(shù)目很大，每個節(jié)點均維護全局信息是不可能的；（2）節(jié)點的能量、存儲空間及計算能力等資源非常有限，而且各種資源無法補充；（3）網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點大部分是靜止的，而且惡劣的工作環(huán)境使得節(jié)點失效的概率很高。因此，傳統(tǒng)上有線網(wǎng)絡(luò)中基于鏈路狀態(tài)或距離向量的路由算法以及AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的常用的DSDV，AODV等路由算法由于幾乎沒有考慮節(jié)點失效的問題因而并不適合于傳感器網(wǎng)絡(luò)，必
4、須針對其特性研究新的路由算法，由于傳感器節(jié)點通常由電池供電，高效使用有限的電池資源，盡量延長節(jié)點的生命周期是任何路由協(xié)議的首要考慮因素，尤其是對節(jié)省節(jié)點能源損耗的路由算法研究就顯得更為重要。2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由2.1路由算法的進展針對WSN的特點與通信需求，網(wǎng)絡(luò)層需要解決通過局部信息來決策并優(yōu)化全局行為（路由生成與路由選擇）的問題。為此，國內(nèi)外科研人員設(shè)計了多種路由協(xié)議。目前已有的路由種類很多，有基于能量的路由、基于協(xié)商的路由、進行分層和查詢的路由等等。從網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的角度可分為兩類：平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議，如圖1[
5、1]所示。平面路由協(xié)議中，節(jié)點間地位平等，通過局部操作和反饋信息來生成路由。平面路由的優(yōu)點是簡單、易擴展，但平面路由協(xié)議需要維持路由表，在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中，這樣的路由表維持需要消耗大量的存儲空間，同時發(fā)送信息中所包含的路由信息也會引起通信負擔的加重，缺乏對通信資源的優(yōu)化管理，對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化的反應(yīng)速度較慢。典型的平面路由算法有：SPIN（SensorProtocolforInformationviaNegotiation）、DD（DirectedDiffusion）、HREEMR、SAR（Sequen－tialAssignmen
6、tRouting）、SMENCE等。其中，SPIN[2]和DD[3]是以數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議的典型代表。與平面結(jié)構(gòu)對應(yīng)的是層次結(jié)構(gòu)。典型分層網(wǎng)絡(luò)一般以簇的形式存在，LEACH（LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy）[4]是第一個基于多簇結(jié)構(gòu)的集群路由協(xié)議，它的成簇方法貫穿于其后提出的很多層次路由協(xié)議中，如TEEN（ThresholdsensitiveEnergyEfficientsensorNetworkproto-col）、PEGASIS（Power-EfficientGathering
7、inSensorInfor-mationSystem）等。但是，分層網(wǎng)絡(luò)中的群頭節(jié)點（以分簇網(wǎng)絡(luò)中的簇頭為典型）是瓶頸，如果群內(nèi)節(jié)點數(shù)量眾多，簇頭能量又是有限的，那么很容易很快耗光群頭節(jié)點的能量。2.2LEACH協(xié)議LEACH算法建立在所有節(jié)點都是平等且無線電信號在各個方向上能耗相同的假設(shè)上。在LEACH算法中，節(jié)點自組織成不同的簇，每個簇只有一個簇頭。所有非簇頭節(jié)點將自己的數(shù)據(jù)發(fā)給所屬簇的簇頭節(jié)點，為減少冗余數(shù)據(jù)的傳輸，簇頭節(jié)點在數(shù)據(jù)融合后將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠方的接收器。這樣，每個非簇頭節(jié)點都只需要知道自己所屬簇的簇頭信息即可
8、；簇頭也只需要維持很小的路由表。在實際使用中，還可以根據(jù)需要建立更多層次。在LEACH算法中，為了避免簇頭能量消耗過快，每個節(jié)點須輪流擔任簇頭。因此LEACH算法的實現(xiàn)分成一個個回合，每個回合又可分成簇形成階段和簇穩(wěn)定階段。為了減少分簇帶來的額外能耗，簇穩(wěn)定階段遠遠長于簇形成階段。在簇形成階段，每個傳感
