基于协作传输的大范围WSNs能耗均衡分簇算法.pdf

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1、2014年第33卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)137基于协作传输的大范围WSNs能耗均衡分簇算法蒋阳，韩飞飞，闫艺倩，郎保才(重庆大学通信工程学院。重庆400044)摘要：由于大范围无线传感器网络(WSNs)节点的数量巨大，网络的能量消耗极不均，提出一种基于协作传输的分簇算法一EBBMcc—LS算法。该算法在保证网络均匀分簇的前提下，能保证网络中簇头节点的均匀分布，在簇间通信时加入协作传输策略，传感器节点之间通过协作传输构成虚拟多天线系统，改善

2、系统性能，解决了大范围WSNs中的能耗不均现象。实验验证：该算法能够均衡大范围WSNs中的能耗，延长网络寿命，可促进大范围WSNs应用的推广。关键词：无线传感器网络；能耗不均；分簇算法；协作传输；簇头节点中图分类号：TN919．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)07--0137-04EnergybalancedclusteringalgorithminlargescopeWSNs■DaSen10ncooperat·i-vetransmi●ssi‘on：IcJIANGYang，HANFei—

3、fei，YANYi—qian，LANGBao—cai(SchoolofCommunicationEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract~Aimingatunevenenergyconsumptioninlargescopewirelesssensornetworks(WSNs)，aclusteringalgorithmbasedoncooperativetransmissiontechnologyisproposed．Inth

4、isalgorithm，toensureevendistributionofclusterheadnodesinlargescopeWSNswhichhaveevenclusters，cooperativetransmissiontechnologyisappliedindatatransmissionamongclusters，systemperformanceisimprovedbyvirtualmuhi—antennasystemwhichisconstitutedthroughcooperativetr

5、ansmissionbetweensensornodes，solvephenomenonofenergyconsurmptionunbalancedinlargescopeWSNs，Experimentverifiesthatthisalgorithmcanbalanceenergyconsumptionandlengthennetworklifetime，andcanpromotethepromotionofawiderangeofWSNsapplications．Keywords：wirelesssenso

6、rnetworks(WSNs)；energyconsumptionunbalanced；clusteringalgorithm；cooperativetransmission；clusterheadnode0引言上解决了网络中的能量不均问题，但该方法不适用于大范由于无线传感器网络(WSNs)是一个数据收集网络，围的WSNs。在大范围WSNs中，数据的传递一般采用多跳方式，从而导1理论基础致靠近汇聚节点(Sink)的传感器节点因转发外围节点数据1．1WSNs模型和能耗模型而增大负荷，消耗更多的能量，导致整个网络中

7、能量消耗不1．1．1网络模型均衡现象，研究人员为此开展了大量的研究。文献[1-4]WSNs采用分簇算法，因此，网络模型是一种层次型结在网络中增加中继节点专门负责数据的转发，从而避免因构，如图l所示。承担过多负载造成能耗不均的问题，但是，文献[4]提出的针对此模型，现做如下假设：中继节点的数目巨大，在实际应用中不适用。文献[5]提1)网络中的节点一旦部署，则静止不动；2)除Sink节出一种基于可调发射功率的能耗均衡策略来减少节点能量点不受能量限制外，网路中的其他节点具有相同的初始能消耗。近年来，协同技术的发展引起

8、WSNs研究人员的注量；3)网络中的节点能够自动调整发射功率。意]。文献[8]提出一种剩余能量激发的协作传输方案，1．1．2能耗模型通过协作传输节点直接将数据发送给Sink节点，一定程度采用通用的WSNs能耗模型J，如式(1)收稿日期：2013—11—15基金项目：国家重大科技专项资助项目(1010122720110046)138传感器与微系统第33卷来的距离扩展如表1。_醢盘表1分集