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1、交通科学武汉理工大学学报()第33卷第3期与工程版Vol.33No.32009年6月JournalofWuhanUniversityofTechnologyJune2009(TransportationScience&Engineering)3一种基于低能量的双簇首WSN路由算法李辉李腊元李方云(武汉理工大学计算机科学与技术学院武汉430063)摘要:通过对无线传感器网络经典路由分簇算法LEACH、PEGASIS的研究,提出了基于低能量的双簇首路由分簇算法BLEDCH,该算法使能量最小的K个节点尽可能的接近主簇首,使簇内节点趋近于同时消
2、亡,当发送数据时在簇内选择能量较大且距离基站较近的节点作为Data簇首,并通过各个簇的Data簇首建立一条连接基站的关键路径,使各个簇融合后的数据能够以多跳的方式传送给基站,从而减轻了主簇首的负担,仿真结果表明,该算法延迟了第一个死亡节点出现的时间,延长了网络的生存时间,减少了能量消耗,优于LEACH和PEGASIS算法.关键词:无线传感器网络;分簇算法;BLEDCH;关键路径;主簇首;生存时间中图法分类号:TP393DOI:10.3963/j.issn.100622823.2009.03.012无线传感器网络(wirelesssens
3、ornetworks,PEGASIS(power2efficientgatheringinsen2[2]WSN)与传统的无线网络相比,节点通常使用容sorinformationsystem)算法是对LEACH进量有限、不可更换的电源,节点的计算、通信、存储行了改进的基于链的路由协议.优点在于单链的能力也非常有限,因此尽量减少节点能量消耗以结构使得每个节点发送数据的距离几乎都是最短延长无线传感器网络的寿命是研究的重要方向.的,而且最终只有一个节点进行远距离的数据传本文采用低能量的簇首选举算法来延长网络输.但该协议假设节点都知道其他节点的位
4、置信中首个节点死亡的时间,同时在发送信息传送到息,每个节点都具有直接和sink通信的能力,传远程基站时,运用定位技术使每个簇在接近远程感器节点不移动.当节点规模较大,保存和更新网基站的右半平面选举出剩余能量最高的节点做为络的全局信息对单个节点非常困难;而且由于网Data簇首,通过关键路径以多跳的形式把数据发络中的全部节点构造成一条链,如果链上某一节送给远程基站,从而延长了整个网络的生命周期.点死亡,则使得从链端到该节点的所有数据丢失,导致PEGASIS的容错性不佳且均延时较大.1典型的层次路由协议分析本文在综合以上典型路由算法优劣的基础
5、上,引入Data簇首以多跳来转发数据,提出了基LEACH(low2energyadaptiveclusteringhi2于低能量的双簇首WSN路由算法.[1]erarchy)算法是一种低功耗自适应分簇算法.该算法按照一定的概率在每一轮随机地产生簇2BLEDCH算法头,其他节点则根据接收簇头广播信号的强弱加入就近的簇,虽然减少了路由表信息和簇建立时2.1网络通信模型间,但由于没有考虑节点的具体地理位置,不能保为了讨论方便,本文对其作出如下假设:(1)证所选簇头在网络内均匀分布,因而可能产生簇所有节点完全相同;(2)所有节点在各个方向的能头
6、过于集中或分布在网络边缘的情况.量消耗相同;(3)所有节点都是同构的,具备数据收稿日期:2009201223李辉:男,23岁,硕士生,主要研究领域为计算机网络与无线传感器网络3国家自然科学基金项目(批准号:60672137,60773211),教育部高等学校博士基金项目(批准号:20060497015),新世纪优秀人才支持计划项目(批准号:NCET20820806)资助第3期李辉,等:一种基于低能量的双簇首WSN路由算法·451·融合的功能,节点都有一个惟一的标识(ID);(4)ID号,主簇首节点的ID号,节点自身的位置以及所有节点包括
7、基站是静止的,并且通过GPS定位属性E.主簇首接收所有的Join2REQ消息,基于都能感知各自位置;(5)簇内节点按照时分复用的成员节点的数目,以TDMA方式,主簇首为每个[4]方式定期将收集到的信息发送给簇头.簇成员分配时隙,同时根据接收到的E值来选2.2算法的详细描述择簇内距离基站(BS)较近的半平面节点中能量1)主簇首的形成由于多跳通信比单跳通最大的簇节点为Data簇首,并用广播的形式发送[3]信节省能量,因此本算法中设定距离平均值珚d.时隙信息和Data簇首信息到簇内所有的节点,这当簇内节点离主簇首距离大于珚d时,将数据发送可以
8、保证簇内每个节点只在相应的时隙进行数据给离主簇首较近的相邻结点,采用多跳形式发送;传输,而在其他时间进入休眠状态,减少了能量消当簇内结点离主簇首距离小于或等于珚d时,直接耗和数据之间的冲突.然后簇内每个节点
