无线传感器网络节能分簇路由协议改进.pdf

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1、3O传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第9期无线传感器网络节能分簇路由协议改进葛允，段中兴，雷洁(西安建筑科技大学信息与控制工程学院，陕西西安710055)摘要：有效地降低能耗，延长网络生存时间一直是无线传感器网络的研究热点。分析了LEACH协议并提出一种改进算法，该算法通过控制网络内冗余节点休眠，采用中转节点转发较远节点的监测信息，以减少网络中的冗余节点个数和簇首的数据通信量。仿真结果表明：新算法能有效节约网络能量，平衡节点能耗，延长网络生存时间。关键词：LEACH协议；冗余节点休眠；中转节点；节能中图分类号：TP39

2、3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)09-0030-03ImprovementofenergysavingclusterroutingprotocolforWSNsGEYun，DUANZhong—xing，LEIJie(SchoolofInformationandControlEngineering，Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China)Abstract：Howtoreducetheenergyconsumptionofnodeseffectivelyandprolongthelifetim

3、eofnetworkisthehottopicforresearchonwirelesssensornetworks．Theclassiclowenergyadaptiveclusteringhierarchyprotocolisanalyzed．Anovelalgorithmisimproved．Thealgorithmcontrollstheredundantnodes’sleepingandusesintermediarynodetotransferfurthernodes’information，whichaimstoreducethenumberofredundantnodesand

4、datacommunicationamountofclusterhead．Theenergyconsumptionofnetworkisreduced．Theresuhsofsimulationshowthatthenovelalgorithmcansaveenergyeffectively，balanceenergyconsumptionofthenodesandprolongthenetworklifetime．Keywords：LEACHprotocol；redundantnodessleeping；intermediarynode；energysaving0引言协议的能量消耗，但未考虑

5、到区域重复覆盖的冗余节点等无线传感器网络(wirelesssensornetworks，WSNs)是由问题。大量的智能传感器节点构成并通过无线介质连接的无线网本文提出的改进算法结合节点的剩余能量选择簇首，络，它可以实现对监控区域的实时数据监测和传输。WSNs利用相邻节点区域分布的方法调度节点的“休眠”或者“激一般部署在资源受限的艰苦环境中，采用电池供电，难以补活”状态，距离簇首较远的节点利用中转节点建立简单的充能量，节点的能量资源、计算能力和带宽都非常有限，所通信路由，达到改善全网节点的能量平衡效果，延长网络生以，采用节能路由协议延长网络生存周期成为WSNs研究存周期。的重要内容之一。1LEA

6、CH协议能耗模型许多节能分簇路由协议都是在LEACH协议的基无线网络通信是WSNs中的主要能耗部分，LEACH采础上进行设计：EBLP算法结合LEACH协议和PEGASIS用的是一阶无线模式，根据通信模型发送一个2比特的数协议考虑簇首间的距离，利用贪心算法改进簇内结构，但据包到距离d发送端的节点需要消耗的能量为要付出额外的通信能量；LEACH—B算法通过控制簇内Erx(1，d)=lE妇+lsd，(1)成员数量和节点充当簇首的次数，减少节点分布不均造成式中E为节点消耗的能量，E为接收／发射电路接收／的能耗影响。上述研究结果均不同程度地改善了LEACH发射每比特信号所消耗的能量，s为2种通信模型的

7、发送收稿日期：2011-01—14基金项目：陕西省自然科学基金资助项目(2009JM8006)第9期葛允，等：无线传感器网络节能分簇路由协议改进31功放系数，包括s和s，为节点在单位面积内传播每比特区域内，则0为冗余节点，可以进入休眠状态。圆的6个等信号所消耗的能量，d为门限距离。当节点间的通信距离分扇形区域如图1中的扇形AOB，BOC，COD，DOE，EOF，d