基于固定分簇和能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳路由算法.pdf

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1、2013年第32卷第8期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)117＼計算與測試、基于固定分簇和能量均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳路由算法張世偉，張海濤，張士杰(河南科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，河南洛陽471023)摘要：通過分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中LEACH協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種節(jié)點(diǎn)在隨機(jī)部署情況下構(gòu)建能量負(fù)載均衡的多跳路由協(xié)議。首先對隨機(jī)部署的傳感器節(jié)點(diǎn)采用遺傳模擬退火算法進(jìn)行分簇，并計算每個簇的聚類中心。每個簇中節(jié)點(diǎn)的能量高于本簇的平均能量的節(jié)點(diǎn)率先成為候選簇首節(jié)點(diǎn)，候選簇首節(jié)點(diǎn)根據(jù)距離本簇內(nèi)聚類中心的距離來競爭簇

2、首。在簇間路由階段，采用最短路徑進(jìn)行多跳路由。仿真結(jié)果表明：新方案能夠改善LEACH協(xié)議中因?yàn)榇厥追植疾痪鶆蚨鸬摹澳芰繜狳c(diǎn)”問題，從而平衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載均衡，進(jìn)而延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；遺傳模擬退火算法；最短路徑；能量均衡中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000--9787(2013)08--0117-04Multi-hoproutingalgorithmforwirelesssens0rnetworks1baSed10nnmXec1ICl●ust·eranc1Ienergy-1Dal’ance帶ZHANGShi-

3、wei，ZHANGHai-tao，ZHANGShi-jie(CollegeofElectronicandInformationEngineering，HenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang471023，China)Abstract：ByanalyzingadvantagesanddisadvantagesofLEACHprotocolinwirelesssensornetworks，anenergy-balancemulti—hoproutingprotocolisproposedforthenodesarer

4、andomlydeployedinthearea．Firstly，thesensornodesareclusteredbygeneticsimulatedannealingalgorithmandthencalculatetheclustercenterofeachcluster．Iftheenergyofnodeishigherthantheaverageenergyofthecluster，itwillbecomethecandidateclusterheadnode，andthenthecandidateclusterheadnodecompetesfor

5、clusterheadaccordingtodistancetoclustercenter．In、theclusterroutingstage，usingmulti-hoptotransferdatatothesinkbasedontheshortestpath．Simulationresultsshowthatthenewschemecanimprove‘energyhotspot’causedbytheunevendistributionofclusterheadinLEACHprotocol，thuscanbalancetheenergyloadofwir

6、elesssensornetworksandextendthenetworkslifecycle．Keywords：wirelesssensornetworks；geneticsimulatedannealingalgorithm；shortestpath；energy—balance0引言LEACH協(xié)議的成簇方式，發(fā)現(xiàn)LEACH協(xié)議只是考慮了簇近年來，隨著無線通信技術(shù)與傳感器節(jié)點(diǎn)的小型化、低首節(jié)點(diǎn)與普通節(jié)點(diǎn)之間的通信成本，并沒有考慮簇首節(jié)點(diǎn)成本的迅速發(fā)展，加速了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展J。無自身的剩余能量。另一方面，LEACH協(xié)議在選取簇首時，線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的

7、靜止或移動的傳感器以自組織和多采用隨機(jī)性的簇首選取機(jī)制，很容易導(dǎo)致簇首節(jié)點(diǎn)的分布跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，目的是相互協(xié)作地探測、處理和不均勻，進(jìn)而可能引發(fā)能量不均衡的問題。還有，由于簇首傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用節(jié)點(diǎn)直接和基站進(jìn)行通信，很容易導(dǎo)致距離基站比較遠(yuǎn)的戶。簇的能量消耗比較快，導(dǎo)致第一個節(jié)點(diǎn)比較早死亡，從而造LEACH_5協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典的分層路由成傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域縮小，影響監(jiān)測任務(wù)的執(zhí)行。協(xié)議，其基本思想是網(wǎng)絡(luò)周期性地隨機(jī)選擇簇首節(jié)點(diǎn)，其他本文針對LEACH協(xié)議中存在的問題，提出了改進(jìn)方的非簇首節(jié)點(diǎn)以就近原則加入相應(yīng)的簇

8、，形成虛擬簇，簇內(nèi)案并進(jìn)