军事无线传感器网络路由协议的研究

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1、军事无线传感器网络路由协议的研究：针对军事无线传感器X络节点部署区域的特殊性及节点易遭破坏的特点，提出了基于LEACH协议的军事无线传感器X络簇头多跳算法（LEACH-HOP）。模拟仿真证明，LEACH-HOP与LEACH相比具有更好的性能，可以有效延长X络生存时间。　　关键词：无线传感器X络；LEACH协议；簇头多跳　　：TP393：A：1009-3044(2011)17-4059-03　　ResearchsonMilitary为节点分布区域的边长，dbs为节点到基站BS的距离。在每轮选取簇头之前，计算出最佳簇头数量。　　由于在LEACH

2、中，簇头的选举过程没有考虑到节点的剩余能量，这使得选出的簇头可能不是最佳簇头。尽管节点轮流当选为簇头，但它并不适合在X络初始化时节点所储存的能量不相等的场合，文献[1]考虑到这个问题，提出调整簇头门阀值T（n）的计算方法，该文采用文献[6]里提出的新簇头选择的阀值：　　(6)　　式中，En_residual表示节点当前剩余的能量，而En_intitial表示节点的最初能量，这样做的目的是为了让当前能量较高的节点成为簇头的概率增大，因此，能有效改善X络的健壮性，使得簇头的选取更为合理。　　2.2改进簇建立过程　　在选举出簇头后，非簇头节点根据

3、接收到簇头发送的信号强弱，选择信号最强的簇头，加入到该簇。针对军事无线传感器X络节点易被攻击摧毁的特点，在簇建立后，通过式（6）选举出簇成员中，能量最大的节点作为候选簇选举首。当簇首遭到破坏时，候选簇首能够及时成为簇首，有效维持该簇正常工作，从而保证X络正常运行。　　2.3簇头多跳路由方式　　军事无线传感器X络节点通常通过飞机播撒部署在无人防区进行情报监测，或者部署在敌区。为了防止被敌方发现，提高隐蔽效果，基站的位置一般选择建立在离节点较远的位置。LEACH协议中，簇头节点和基站之间采用单跳传输，对于单跳路径选择模式，簇头节点离基站很远就会

4、使簇头消耗很大的能量，导致簇头节点过早的死亡。针对军事无线传感器X络的特殊性，减少簇头节点的负载，应该选择基于LEACH协议的簇头多跳算法LEACH-HOP。　　当一轮选举结束且簇头接收到簇内成员数据后，簇头之间建立传输数据的路由表，通过路由方式把簇头数据多跳转发至基站。当新的一轮簇头选举完成后，在开始发送数据到基站前，利用新当选的簇头节点更新路由表。这样，距离基站较远的簇头节点，通过多跳路由的方式将数据传送到基站，从而减少了能量的消耗。　　3模拟仿真及结果分析　　3.1实验环境及参数　　使用OM作为实验平台来考察验证算法的性能。模拟实现了

5、LEACH协议和改进算法并进行性能比较。由于仿真环境下，很难真实模拟出节点随机被破坏的特点，只能使用人为的方式在固定时间手动使某些节点停止工作。仿真设置：0.5J，100m×100m，Eelec=50nJ/bit，εfs=10pJ（/bit*m2），εmp=0.0013pJ/（bit*m2），D0/d0=80m，基站位置为（50，150），数据包大小等于1000bit。　　3.2实验结果与分析　　由仿真数据绘成曲线，如图2所示，LECAH-HOP算法中第一节点的死亡时间比LEACH协议第一个节点死亡时间延迟了25%左右；在1000s时，两算

6、法节点同时遭到破坏；LEACH-HOP协议全部节点的死亡时间比LEACH协议延迟了大约20%，即执行LEACH-HOP算法的X络生存时间比执行LEACH协议的X络生存时间延长了20%。实验表明，改进算法可以降低传感器节点的通信能耗，从而有效地延长X络的生存时间。　　4结论　　针对军事无线传感器X络中节点易受摧毁特点，在LEACH协议的基础上提出了基于剩余能量的军事无线传感器X络节能分簇算法，并选举候选簇首。改进的分簇算法中，选举剩余能量最大的节点优先担任簇首，有利于减小节点能量的同步消耗，从而有效地延长了整个X络的生命期。成簇阶段选举出的候

7、选簇首，能有解决簇首遭受破坏时，及时维护X络正常工作。针对军事无线传感器X络中，节点撒布在敌方特殊环境，基站设置在距离节点较远地域，提出基于LEACH协议的簇头多跳算法LEACH-HOP。模拟实验表明，LEACH-HOP算法与LEACH相比具有更好的性能，优化后的簇首选择机制和簇结构，可以有效延长X络生存时间。