2047基于带mobileagent的无线传感器网络的分簇算法

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1、基于带MobileAgent的无线传感器网络的分簇算法摘要：相对于传统方式的无线传感器网络结构，带MobileAgent的无线传感器网络(SensorNetworkwithMobileAgent,SENMA)具有更商的能量效率和更长的网络生存时间。本文设计了一种针对SENMA的分簇算法：依据节点之间的位置关系将节点分为多个簇并选举出簇头节点，每个簇中，簇成员不与簇头进行通信，由簇头将监测数据回传至MA。实验证明这种算法能较好的平衡节点负载，缓解因节点失效导致的网络性能衰减。关键词：无线传感器网络；负载均衡；空间相关性;中图分类号

2、：TP393文献标识码:MobileAgent；分簇算法文章编号：AMobileAgentbasedclusteringalgorithmforWirelessSensorNetworksAbstract:ComparedwithtraditionalstructureofwirelessSensorNetwork，wirelesssensornetworklikeSENMAhashigherenergyefficiencyandlongerlifetime.AClusteringalgorithmbasedonSENMAisp

3、roposed:thenodecanbedividedintoseveralclustersaccordingtotheRelationshipbetweenthenodesandthentheclusterhead(CH)isselected.Theclustermembershouldn’tcommunicatewiththeCHandthemonitordataissentbacktoMAbyCHineachcluster.TheExperimentsshowthatthealgorithmcanbalancetheene

4、rgyloadinthenetworkandeasetheperformancedegradationbecauseofthenodefailure.Keywords:WSN;load-balance;spatialcorrelation;QoS;MobileAgent;clusteringalgorithm引言无线传感器网络的重要特征是节点的能量有限性m,设计高能效的网络体系结构一直是该领域研宂的重点。2003年，L.Tong等人提出了一种高能效的新传感器网络结构121——SENMA(SensorNetworkwithMobi

5、leAgent),如陶1所示。在这种结构的网络屮，网络节点分为两种：一种是能呈及处理、通信能力均有限的普通节点；另一种是具有很强的通信和数据处理能力，配备复杂的终端设备和能量发生装置的MobileAgent(MA)。SENMA网络的主要优势是：首先，在数据回收时采用节点直接到MA的一跳传输，避免传统的无线传感器网络应川屮因感知数据由源节点到Sink的多跳传输造成的节点操作复杂、能耗大的问题。其次，巾于仅筛选部分节点进行数据回传，减少了因冗余数据传输所造成的能堡消耗和信道争用131141。采用分簇技术可以有效地减少网络的能量消耗l

6、5]lN。LEACHm、LEACH—Cl8J>PEGASIS'HEEDnai、GAFNI1等能量有效的路由协议都是在分簇结构的基础上进行设计的。但是这些协议中的分簇算法都是针对传统WSN应用的，会导致“热区”n2]等闷题，并不适合直接川于SENMA网络。基金项目：教育部人文社会科学研究项目资助(09YJA630029)•簇头节点-普通节点•子区域中心点图1带有MobileAgent的无线传感器网络结构图2监测区域划分及簇头选举示意图2()03年，L.Tong等人基于提出的SENMA网络，设计了一种针对性的MAC协议11•'该MA

7、C协议中包含一个专门针对SENMAM络的分簇算法：先将监测区域划分为若干个互不重叠的等大小的正六边形子区域，位于同一个子区域内的节点构成一个簇。MA定期到达监测区域，簇内节点根据来自MA的信息以及节点自身的地理位置判断自己能否担当簇头节点。文献n31只说明了首个数据收集周期中进行分簇以及产生簇头节点的方法，并未给出在之后的各个数据收集周期屮如何选择簇头节点。到目前为止，国闪专门研宄针对SENMA网络的分簇算法还很少。本文在文献[13]的基础上，利用节点的当前剩余能量水平^114],设计了一种新的采用簇头轮挽技术的分簇算法。该算法

8、不仅能较好的均衡节点负载，而&能减小M络因节点失效导致的性能损失。1、系统模型传感器节点通过飞机播撤或者其他途径随机布设在监测区域屮，在监测区域内的分布构成均值为Xnodes/m2的二维泊松场113]，并且这些结点可以获知自己的具体地理位置。MA是有人或无人驾驶