无线传感器网络能量均衡分簇路由算法的改进.pdf

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1、无线传感器网络能量均衡贫簇路由算法的改进韩红芳，等无线传感器网络能量均衡分簇路由算法的改进ImprovementofClusteringRoutingAlgorithmFeaturingEnergyEquilibriumforWirelessSensorNetworks韩诏芳驰穹昌邹凌(常州大学信息科学与工程学院，江苏常州213016)摘要：针对现有的分簇算法存在因负载能量不均衡而缩短无线传感器网络整体生存时间这一问题，分别对经典分簇算法LEACH的基本思想、分簇机制和簇的通信方式等作了分析。采用

2、修改门限值的方法，对负载能量不均衡的问题进行了改进，并采用网络仿真软件NS2进行仿真分析。仿真结果表明，改进后的算法能够均衡节点的能耗，使分簇更加合理，并有效地延长了网络的生命周期。关键词：分簇算法无线传感器网络能量不均衡门限值仿真软件中图分类号：TP393+．1文献标志码：AAbstract：Theloadenergyisdiscordanceinexistingclusteringalgorithms，thustheoverallsurvivaltimeofwirelesssensornetw

3、orkisdecreased．Thebasicconcept，clusteringmechanismandthecommunicationmodeofclassicclusteringalgorithmLEACHareanalyzed．Byadoptingmodifyingthethreshold，theloadenergydiscordanceisimproved，andthenetworksimulationsoftwareNS2isadoptedtodothesimulation．There

4、sultofsimulationshowsthattheenergyconsumptionofnodescanbeequilibrated。andtheclusteringismorereasonable，thusthelifecycleofnetworkiseffectivelyextended．Keywords：ClusteringalgorithmWirelesssensornetworkEnergydiscordanceThresholdSimulationsoftware0引言无线传感器

5、网络通常由大量随机分布的、用电池供电的传感器节点组成。这些节点在无人监管的模式下工作。由于节点在布洒之后不方便进行电池更换，因此，网络的工作能力受到电池电量的严重限制。如何节省能量并延长网络生命周期是设计更优算法的目标和准则¨1。低能量自适应分簇路由协议(10wenergyadaptiveclusteringhierarchy，LEACH)。2。是较早提出的、较成熟且常用的一种基于簇结构的层次型的传感器网络路由协议。LEACH算法簇首位置的轮换算法将远距离通信的负载轮流分配给网络节点，以延长整个系

6、统的生存时间。节点轮流担任簇首，均衡了网络的能耗。由于簇首在当选时没有考虑节点的能量高低，若节点在能量很低的情况下仍要担当簇首，就会加速其死亡。本文通过对LEACH协议的研究，采用修改门限值和优化簇首个数的方法，对其负载能量不均衡的问题作出改进。国家重点实验室开放基金资助项目(编号：SKLRs'2010_2D_09)；江苏省高校自然科学基金资助项目(编号：10KJB510003)。修改稿收到日期：201l一07—14。第一作者韩红芳(1975一)，女，2004年毕业于哈尔滨工程大学机械电子工程专业

7、，获硕士学位，讲师；主要从事智能仪器的研究。《自动化仪表》第33卷第3期2012年3月1经典LEACH协议分析1．1算法描述LEACH协议定义了“轮”的概念，每一轮由簇的建立和稳定状态阶段组成。在簇建立的阶段，首批簇的选取是随机的。对于一个节点，其在0～1之间选取一个随机数，若该数字小于一个门限值T(12)，则节点I't就成为本轮的簇首节点。门限T(n)定义如下：，0其他丁(n)={P。(1)【F砑i丽丽睢b式中：P为网络中簇首节点占总节点数目的百分比；r为当前的轮数；G为在前1／P轮中没有担当过

8、簇首节点的节点集合；mod为求模运算符号。在选定簇首节点后，向周围广播自己成为簇首的信息(advertisement，ADV)，非簇首节点根据接收到的信号强度来决定从属的簇类。当簇首收到反馈消息后，就基于TDMA方式为簇内节点分配时隙。在稳定阶段，簇内节点在自己时隙到来时刻向簇首发送采集数据；簇首节点则将接收到的数据进行必要的融合后传送到基站或汇聚节点。经过一段时间的数据传送后，网络将重新进入簇的建立阶段，进行下一轮的簇重建循环。3。o。31无线传感器网络能量均衡分簇路由算法的改进