一種基于分層的簇首成鏈WSN路由協(xié)議.doc

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1、一種基于分層的簇首成鏈WSN路由協(xié)議摘要：能量有效利用是路由算法首要目標(biāo)，基于LEACH和PEGASIS算法設(shè)計(jì)出一種基于分層的簇首成鏈WSN路由協(xié)議(LayerBasedCluster-ChainRoutingProtocolforWirelessSensorNetworks該算法將網(wǎng)絡(luò)分成層并分成兩個(gè)階段運(yùn)行，第一階段每層隨機(jī)選出簇首并將剩余節(jié)點(diǎn)按照貪心算法成簇,第二階段在所有層中選出剩余能量最大一個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)作為L(zhǎng)eader節(jié)點(diǎn)直接與基站通信，其余簇首節(jié)點(diǎn)選擇離自己最近的簇首節(jié)點(diǎn)多跳傳輸。并實(shí)驗(yàn)表明改進(jìn)的算法能有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期,降低數(shù)據(jù)延遲。關(guān)鍵字：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；LEACH；

2、PEGASIS；路由協(xié)議中圖分類號(hào)：TP393文件標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-2163(2015)05-Cluster-ChainRoutingProtocolforWirelessSensorNetworksbasedLayerWANGYanhong(NantongShippingCollegeManagementinformationDepartment,NantongJiangsu226010,China)Abstect：Energyeffectiveutilizationisthemostimportantgoaltoroutingalgorithm.BasedonLEACH

3、andPEGASISalgorithm,thispaperdesignsaRoutingProtocolonbaseofhierarchicalClusterheadingintoChain(Layer-basedCluster-ChainRoutingProtocolforWirelessSensorNetworks)?Thealgorithmseparatesnetworkintolayersandrunsintwostages.Inthefirstphaseeachlayerofthenodesclustersaccordingtothegreedyalgorithm,andin

4、thesecondstageitselectsthelargestresidualenergyofaclusterheadnodetocommunicatedirectlywiththebasestationasaleadernode?Therestoftheclusterheadnodeschoosethenearestclusterheadnodestodomulti-hopcommunication.Andtheexperimentshowsthattheimprovedalgorithmcaneffectivelyprolongthenetworklifecycleandred

5、ucethedatalatency.Keywords：WirelessSensorNetwork(WSN)；LEACH；PEGASIS；RoutingProtocol0引言無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wirelesssensornetworks,WSN)是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)，與以往的傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比具有鮮明顯著的特點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由成千上萬(wàn)微型傳感器節(jié)點(diǎn)所組成，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于受到成本的限制，使得節(jié)點(diǎn)的感知能力、通信能力和數(shù)據(jù)處理能力都非常有限［1］。正是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的這些物理特性使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)面臨著很多挑戰(zhàn)。其中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于電池供電能量有限則可證得當(dāng)下

6、即是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)升級(jí)時(shí)的重點(diǎn)研發(fā)因素?；诖耍行Ю霉?jié)點(diǎn)能量、并延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期就勢(shì)將成為路由協(xié)議設(shè)計(jì)中的現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵研究課題［2-3］o相應(yīng)地，本文將針對(duì)這一領(lǐng)域方向展開(kāi)如下具體分析研究。1相關(guān)工作無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以將路由協(xié)議分成兩大類，平面路由和分簇路由。其中的分簇路由將網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)子集，每個(gè)子集稱為一個(gè)簇，由簇首和多個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)組成。由于分簇協(xié)議能夠平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)載，與平面路由相比分簇協(xié)議能夠有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。因此，分簇協(xié)議是近期學(xué)者研究的重點(diǎn)。典型的分簇路由主要有LEACH、PEGASIS.HEED、TEEN等。尤其是LEACH［4］是最早提出

7、的、也是經(jīng)典的分簇協(xié)議之一，LEACH協(xié)議采用“輪”機(jī)制，每輪分為簇首選舉、成簇和數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)階段，簇首負(fù)責(zé)收集簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)直接傳輸給基站。相對(duì)于一般的平面靜態(tài)路由協(xié)議，LEACH可以將網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間延長(zhǎng)近15%o但是LEACH協(xié)議仍然表現(xiàn)有明顯的不足，例如隨機(jī)選取簇首導(dǎo)致簇首分布不均勻，簇首與基站直接通信導(dǎo)致通信能耗過(guò)大。這些都影響著網(wǎng)絡(luò)的生命周期，所以大量學(xué)者基于LEACH做了很多改進(jìn)性研究。文獻(xiàn)［5,6］主要從簇首的選舉進(jìn)行優(yōu)化，在