基于剩余能量和覆盖率感知的分簇协议

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1、基于剩余能量和覆盖率感知的分簇协议　　摘要：保持目标区域的覆盖是无线传感网络（WSN）应用的最根本目标，因此，设计能量有效算法进而最大化覆盖时间成为大型网络的核心问题。为此，提出分布式、能量和覆盖感知路由（DECAR）协议实现网络覆盖最大化的目标。在簇头（CH）选举中，考虑节点的剩余能量和节点的覆盖重叠度，使得具有较高的剩余能量节点、覆盖重叠度高的节点有更多的机会成为CH，进而避免了剩余能量较小的节点成为CH而产生节点过早失效使网络寿命缩短的问题，平衡了网络能量消耗。在数据传输阶段，构建由CH组成的数据传输主干线，提高

2、数据传输效率。仿真结果表明，与CPCP?ea，EEUC协议相比，提出的DECAR协议具有较长的网络寿命和良好的数据覆盖率。　　关键词：无线传感网；簇；能量；覆盖率；网络寿命　　中图分类号：TN915.04?34；TPT393文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）09?0022?05　　Abstract：Themostfundamentaltargetofthewirelesssensornetwork（WSN）applicationistopreservethecoverageofthetargetar

3、ea.Therefore，thedesignoftheenergyefficientalgorithmtocoverthetimetothemaximumextentisthecentralproblemofthelarge?scalenetwork.Thedistributed?energyandcoverageawarerouting（DECAR）protocolisproposedtorealize8thetargetofmaximumnetworkcoverage.TheCH（clusterhead）elect

4、ionisbasedontheresidualenergyandcoverageoverlappingdegreeofthenodes，sothenodewithhighresidualenergyandhighcoverageoverlappingdegreehasmoreopportunitytobecometheCH.Theproblemofreducingnetworklifetimeisavoided，whichiscausedbythenodeprematurefailurewhenthenodewithl

5、essresidualenergybecomestheCH.Thenetworkenergyconsumptionisbalanced.Indatatransmissionstage，thedatatransmissionbackbonecomposedoftheCHswasconstructedtoimprovethedatatransmissionrate.ThesimulationresultsshowthattheproposedDECARprotocolhaslongernetworklifetimeandw

6、idercoverageratethanthoseoftheCPCP?eaandEEUCprotocols.　　Keywords：wirelesssensornetwork；cluster；energy；coveragerate；networklifetime　　0引言　　随着现代电子技术的发展，无线传感网络（WirelessSensorNetwork，WSN）在各类应用中广泛使用，如康复医疗、战场、野外环境监测等[1]。这些应用场景中均需要在目标区域以随机或特定方式部署传感节点，然后传感节点感测环境数据，并以直接或间

7、接方式向簇头（Cluster8Head，CH）传输。为了能够实时监测环境，目标区域必须由传感节点完全覆盖。因此，为了保持目标区域完全覆盖，通常以冗余方式部署大量的传感节点，以避免覆盖空洞[2]。然而，由于传感节点能量有限以及供给不足，一些传感节点因能量消耗而失效，导致覆盖空洞。因此，提高节点能量利用率、解决覆盖空洞问题成为无线传感网络的研究热点。　　目前研究人员已提出了不少的能量保存技术[3]。这些技术的目标就是降低传感节点的能量消耗，进而扩展网络寿命，从而维持目标区域的完全覆盖。其中，基于簇的技术因其在提高能量利用率

8、方面的优势被大家所熟知。在基于簇的技术中，所有传感节点划分为不同的簇，每个簇有一个CH，其他传感节点为簇成员（ClusterMembers，CMs）。簇头CHs负责收集并融合CMs的感测数据，再以多跳通信方式转发至信宿Sink。　　针对无线传感网络，研究人员已提出了大量的簇算法[4?7]。然而，由于部分传感节点的失效，这些算法并不