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1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡貧簇路由算法的改進(jìn)韓紅芳，等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡分簇路由算法的改進(jìn)ImprovementofClusteringRoutingAlgorithmFeaturingEnergyEquilibriumforWirelessSensorNetworks韓詔芳馳穹昌鄒凌(常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇常州213016)摘要：針對(duì)現(xiàn)有的分簇算法存在因負(fù)載能量不均衡而縮短無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間這一問題，分別對(duì)經(jīng)典分簇算法LEACH的基本思想、分簇機(jī)制和簇的通信方式等作了分析。采用
2、修改門限值的方法，對(duì)負(fù)載能量不均衡的問題進(jìn)行了改進(jìn)，并采用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS2進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)后的算法能夠均衡節(jié)點(diǎn)的能耗，使分簇更加合理，并有效地延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。關(guān)鍵詞：分簇算法無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量不均衡門限值仿真軟件中圖分類號(hào)：TP393+．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AAbstract：Theloadenergyisdiscordanceinexistingclusteringalgorithms，thustheoverallsurvivaltimeofwirelesssensornetw
3、orkisdecreased．Thebasicconcept，clusteringmechanismandthecommunicationmodeofclassicclusteringalgorithmLEACHareanalyzed．Byadoptingmodifyingthethreshold，theloadenergydiscordanceisimproved，andthenetworksimulationsoftwareNS2isadoptedtodothesimulation．There
4、sultofsimulationshowsthattheenergyconsumptionofnodescanbeequilibrated。andtheclusteringismorereasonable，thusthelifecycleofnetworkiseffectivelyextended．Keywords：ClusteringalgorithmWirelesssensornetworkEnergydiscordanceThresholdSimulationsoftware0引言無線傳感器
5、網(wǎng)絡(luò)通常由大量隨機(jī)分布的、用電池供電的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。這些節(jié)點(diǎn)在無人監(jiān)管的模式下工作。由于節(jié)點(diǎn)在布灑之后不方便進(jìn)行電池更換，因此，網(wǎng)絡(luò)的工作能力受到電池電量的嚴(yán)重限制。如何節(jié)省能量并延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期是設(shè)計(jì)更優(yōu)算法的目標(biāo)和準(zhǔn)則¨1。低能量自適應(yīng)分簇路由協(xié)議(10wenergyadaptiveclusteringhierarchy，LEACH)。2。是較早提出的、較成熟且常用的一種基于簇結(jié)構(gòu)的層次型的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。LEACH算法簇首位置的輪換算法將遠(yuǎn)距離通信的負(fù)載輪流分配給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以延長(zhǎng)整個(gè)系
6、統(tǒng)的生存時(shí)間。節(jié)點(diǎn)輪流擔(dān)任簇首，均衡了網(wǎng)絡(luò)的能耗。由于簇首在當(dāng)選時(shí)沒有考慮節(jié)點(diǎn)的能量高低，若節(jié)點(diǎn)在能量很低的情況下仍要擔(dān)當(dāng)簇首，就會(huì)加速其死亡。本文通過對(duì)LEACH協(xié)議的研究，采用修改門限值和優(yōu)化簇首個(gè)數(shù)的方法，對(duì)其負(fù)載能量不均衡的問題作出改進(jìn)。國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(編號(hào)：SKLRs'2010_2D_09)；江蘇省高校自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號(hào)：10KJB510003)。修改稿收到日期：201l一07—14。第一作者韓紅芳(1975一)，女，2004年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)
7、，獲碩士學(xué)位，講師；主要從事智能儀器的研究?！蹲詣?dòng)化儀表》第33卷第3期2012年3月1經(jīng)典LEACH協(xié)議分析1．1算法描述LEACH協(xié)議定義了“輪”的概念，每一輪由簇的建立和穩(wěn)定狀態(tài)階段組成。在簇建立的階段，首批簇的選取是隨機(jī)的。對(duì)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其在0～1之間選取一個(gè)隨機(jī)數(shù)，若該數(shù)字小于一個(gè)門限值T(12)，則節(jié)點(diǎn)I't就成為本輪的簇首節(jié)點(diǎn)。門限T(n)定義如下：，0其他丁(n)={P。(1)【F砑i麗麗睢b式中：P為網(wǎng)絡(luò)中簇首節(jié)點(diǎn)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)目的百分比；r為當(dāng)前的輪數(shù)；G為在前1／P輪中沒有擔(dān)當(dāng)過
8、簇首節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)集合；mod為求模運(yùn)算符號(hào)。在選定簇首節(jié)點(diǎn)后，向周圍廣播自己成為簇首的信息(advertisement，ADV)，非簇首節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)度來決定從屬的簇類。當(dāng)簇首收到反饋消息后，就基于TDMA方式為簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)分配時(shí)隙。在穩(wěn)定階段，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在自己時(shí)隙到來時(shí)刻向簇首發(fā)送采集數(shù)據(jù)；簇首節(jié)點(diǎn)則將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的融合后傳送到基站或匯聚節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過一段時(shí)間的數(shù)據(jù)傳送后，網(wǎng)絡(luò)將重新進(jìn)入簇的建立階段，進(jìn)行下一輪的簇重建循環(huán)。3。o。31無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡分簇路由算法的改進(jìn)
