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1、浅析LEACH协议中的最佳建簇概率摘要:无线传感器网络中,传感器节点是通过携带能量有限的电池供电,因此如何有效利用能量,延长节点的生命周期是无线传感器网络首要研究的问题。为了达到降低网络能源消耗的目的,本文在第一顺序无线电模型的基础上利用能量消耗的关系得到了典型分簇路由协议LEACH的最佳建簇概率。研究结果表明,当分簇数目小于最佳建簇数目时,传感器网络每轮消耗的总能量就会以指数方式增加,说明确立最佳建簇数目可以降低网络能耗,从而提高无线传感器网络的整体生存时间。 关键词:无线传感器网络;LEACH;簇;能量消耗 OptimumProbab
2、ilityofClusteringEstablishinginLEACHProtocol ZHANGRui-hua1,GAORui2,FANChun-rong (1.Xi’anAerotechnicalCollege,Xi’an10077,China;.BaojiUniversityofArtsandSciences,Baoji21007,China; DesignResearchInstitute,TheNorthwestMachineCo.Ltd.,Xi’an10119,China) Abstract:Sincethepowerofth
3、enodeissuppliedbybatterywithfiniteenergy,howtomakeuseofenergyeffectivelyandextendthelifeperiodofthenodesisthekeyissueintheresearchofwirelesssensornetwork.TheoptimumprobabilityofclusteringestablishingforthetypicalclusteringprotocolLEACHisachievedbyapplyingtherelationshipofenerg
4、ydissipationbasedonthefirstorderradiomodeltoreduceenergyconsumptionbythenetwork.Itshowsthattheenergyconsumedbythewirelesssensornetworkineverycyclecanincreaseexponentiallywhenthenumberofclusteringislowerthanthenumberoftheoptimumclusteringestablishing,whichmeansthatthedeterminat
5、ionofoptimumnumberofclusteringestablishingcanreduceitsenergyconsumptionandimprovethegenerallifespaceofthewirelessnetwork. Keywords:wirelesssensornetwork;LEACH;cluster;energyconsumption 收稿日期:XX-06-1 0引言 无线传感器网络中的低功耗自适应分簇路由协议(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy,LEACH)应用比较广泛
6、,在LEACH协议中每轮都要重新选举簇头,而每轮传感器节点当选为簇头的数目直接影响传感器网络每轮消耗的总能量,而该协议研究的物理基础是第一顺序无线电模型(FirstOrderRadioModel),本文就是在此模型的基础上利用能量消耗的关系来得到最佳建簇概率。 1LEACH协议简介 LEACH[1]协议是由HEinzelman等人最早提出的一种经典的无线传感器网络分簇协议,后续的分簇协议大都基于LEACH协议,LEACH将均匀分布在检测区域的各个节点进行分簇,在每一簇中,有一个特殊的节点称为簇头节点,用于管理或控制整个簇内成员节点,协调成员节点
7、之间的工作,负责簇内信息的收集和数据的融合处理以及簇间转发。 在每一簇中所有其他的节点均为成员节点。簇内成员节点只在属于自己的时隙内与簇头通信,其他时间处于休眠状态。簇头节点汇集其成员的数据并进行处理,然后将处理后的数据发送到汇聚节点。由于汇聚节点通常距离较远,簇头必须消耗较多的能量进行数据传输[2]。成员节点与簇头之间的通信比起直接与汇聚节点通信消耗的能量要少的多。由于簇头总是处于工作状态,并且总是进行远距离通信,因此其能量消耗是很大的。如果一个固定节点起这种作用,其能量将会很快耗尽。因此,LEACH在运行过程中不断地循环执行簇的重构过程。第一
8、顺序无线电模型 第一顺序无线电模型如图1所示。无线信号的强度随接收、发射电路之间的距离呈幂指数降低[3]。目前有两种信道
