无线传感器中基于能量分簇路由协议的研究 (1)

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1、第5部分网络理论与技术无线传感器中基于能量分簇路由协议的研究陈程吕英华(北京邮电大学电子工程学院，北京100876)摘要：分簇路由协议是无线传感器网络路由协议中的重要分支，其中LEACH协议是最经典的协议之一．它通过轮转分簇扣数据聚合来达到能量的有效使用，是目前研究的热点．本文通过对LEACH及其改进协议LEACH-C的工作原理进行了分析，在此基础上，介绍了用Ns2软件进行仿真的过程，并将仿真结果与MTE路由协议进行对比分析，得到了LEACH及LEACH-C在有效降低能耗和延长网络有效使用寿命方面的显著优点．关键词：无线传感器网络；路由仂议；Ns2仿真；MTE；u三ACH；LEAcH．cA

2、ResearchandAnalysisontheClusteringRoutingProtocolsofWSNCHENChengLVY'mg—hua(BeijingUniversityOfPostsandTelecommunications，Beijing100876，China)Abstract：ClusteringalgorithmhasbeenprovedasakeybranchofroutingprotocobofWSN，amongwhichLEACHisthemostclassic．Byclustering。L】甜岖Hutilizesrandomizedrotationofclu

3、ster-headstoevenlydistributetheenergyloadamongtheoverallsensorsinthenetwork．Inthispaper,theprincipleofLEACHiSbrieflyanalyzed。anelaborateprocedureofsimulationbasedonNS2isdescribed,ttlesimulationresultsarepresentedandanalyzedpreciselycomparingwithMTE。concludedthevirtueofLEACHinreducingenergydissir)a

4、tionandprolongingtheeffectivelifetimeofnetwork,嬲wellasLEACH-C．Keywords：wirelesssensornetwork：routingprotocol；NS2；MTE：LEACH；LEACH-C1引言无线传感器网络是一组功能有限的传感器节点，以数据为中心，以Ad．hoe方式协作完成较大范围、较长时间的感知和信息采集任务的网络。无线传感器网络综合传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够实现实时监测、感知和采集各种监测对象的信息，并对其进行处理并传送，在军事、监护、医疗、智能交通和环境与地理监测等领域有

5、着广泛的应用前景Il】．由于传感器节点自身的资源有限和易失效的特点，使得无线传感器网络中有诸多的问题需要深入研究，而通过设计合理有效的路由方式来延长网络生命期和网络健壮性是学术界研究的热点之一。2传感器网络的能耗模型无线传感器网络采用一阶无线电能量模型(Firstorderradiomodel)，如图l所示，该模型考虑了发射·849·2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集机的发射能量，传输功率放大消耗的能量，以及接收机接受消耗的能量，并分为自由空间模型(Freespace)和多径衰减(Multi-pathfading)模型。图1传感器网络能耗模型图模型的数学表示

6、【2】为：发射机：驰加臣：：：：羔·∥狄冀风一接收机：’％@，a9=‰幸k(2)其中，尻慨为每比特数据在传输电路和接收电路中消耗的能量：助唧与Stab-ray-amp分别是自由空间和两径损耗模型下传输放大系数；d为发射机与接收机之间的距离；k为与系统无关的损耗。3分簇路由协议介绍3．1MTEl31(MinimumTransmissionEnergy)在MTE协议中，节点选择离自己平面距离最近的节点进行路由中转，如图2所示当且仅当三者距离满足以下关系时，数据包到节点C，节点A会选择节点B转发自己的图2MTE节点距离关系图Erx(D=DaB)+Erx(D=DBC)<％p=见c)(3)这种路由协

7、议的优点是简单、开销小，每个节点只需要找到通往Sink节点的下一跳节点，然后把数据发给它。缺点是靠近Sink节点的传感器节点会一直承担路由的角色，节点之间负载不平衡，靠近Sink节点的传感器节点可能很快就耗尽自己的能源而死亡，缩短整个网络的生命周期。3．2LEACH[4](Low-EnergyAdaptiveClusteringHierarchy)-LEACH路由协议是Heinzelman于2000年提出的分层的传感器网