一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议

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1、第３０卷第１期计算机学报Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．１２００７年１月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＪａｎ．２００７一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议李成法１）１）１）２）陈贵海叶懋吴杰１）（南京大学软件新技术国家重点实验室南京２１００９３）２）（美国佛罗里达大西洋大学计算机科学与工程系佛罗里达波卡雷顿３３４３１）摘要在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性．当簇首以多跳通信的方式将数据传输至数据汇聚点时，靠近汇聚点的簇首由于转发大量数据而负载过重，可能过早耗尽能量而失效，这将导致网络分割．该文提出一种新颖的基于非均匀分簇的

2、无线传感器网络多跳路由协议．它的核心是一个用于组织网络拓扑的能量高效的非均匀分簇算法，其中候选簇首通过使用非均匀的竞争范围来构造大小不等的簇．靠近汇聚点的簇的规模小于远离汇聚点的簇，因此靠近汇聚点的簇首可以为簇间的数据转发预留能量．模拟实验结果表明，该路由协议有效地平衡了簇首的能量消耗，并显著地延长了网络的存活时间．关键词无线传感器网络；能量高效；非均匀分簇；路由；多跳通信中图法分类号ＴＰ３９３犃狀犝狀犲狏犲狀犆犾狌狊狋犲狉犅犪狊犲犱犚狅狌狋犻狀犵犘狉狅狋狅犮狅犾犳狅狉犠犻狉犲犾犲狊狊犛犲狀狊狅狉犖犲狋狑狅狉犽狊１）１）１）２）ＬＩＣｈｅｎｇＦａＣＨＥ

3、ＮＧｕｉＨａｉＹＥＭａｏＷＵＪｉｅ１）（犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔犳狅狉犖狅狏犲犾犛狅犳狋狑犪狉犲犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犖犪狀犼犻狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犖犪狀犼犻狀犵２１００９３）２）（犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犆狅犿狆狌狋犲狉犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犉犾狅狉犻犱犪犃狋犾犪狀狋犻犮犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犅狅犮犪犚犪狋狅狀，犉犔３３４３１犝犛犃）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓ

4、ｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｗｈｅｎｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｔｒａｎｓｍｉｔｔｈｅｉｒｄａｔａｔｏｔｈｅｄａｔａｓｉｎｋｖｉａｍｕｌｔｉｈｏｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｓｉｎｋａｒｅｂｕｒｄｅｎｅｄｗｉｔｈｈｅａｖｙｒｅｌａｙｔｒａｆｆｉｃａｎｄｔｅｎｄｔｏｄｉｅｅａｒｌｙ，ｃａｕｓｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｏｖｅｌｕｎｅｖｅｎｃｌｕｓｔｅｒｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｉｔｓｃｏｒｅ

5、ｉｓａｎＥｎｅｒｇｙＥｆｆｉｃｉｅｎｔＵｎｅｖｅｎＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇ（ＥＥＵＣ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｅｎｔａｔｉｖｅｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｕｓｅｕｎｅｖｅｎｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｒａｎｇｅｓｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｃｌｕｓｔｅｒｓｏｆｕｎｅｖｅｎｓｉｚｅｓ．Ｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｓｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｓｉｎｋｈａｖｅｓｍａｌｌｅｒｓｉｚｅｓｔｈａｎｔｈｏｓｅｆａｒｔｈｅｒａｗａｙｆｒｏｍｔｈｅｓｉｎｋ，ｔｈｕｓｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｓｉｎｋｃａ

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7、ｔｉｈｏｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ无线传感器网络的研究越来越受到人们的重视．传１引言感器网络是由部署在观测环境内的大量微型传感器节点通过无线通信方式组成的一种无线网络．组成随着微电子工艺和无线通信技术的飞速发展，传感器网络的节点包括数据汇聚点和传感器节点．收稿日期：２００５０９２７；修改稿收到日期：２００６０４２４．本课题得到国家“九七三”重点基础研究发展规划项目基金（２００６ＣＢ３０３００４）、国家自然科学基金（６０５７３１３１，６０６７３１５４）、江苏省自然科学基金（ＢＫ２００５２０８）和教育部高校青年教师奖励基金资助．李成法，男，１９８１

8、年生，硕士研究生，研究方向为无线传感器网络．陈贵海，男，１９６３年