无线传感器的簇头预测和功率控制

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1、无线传感器网络中一种基于簇头预测和功率控制的节能路由算法摘要：在无线传感器网络中，节点能量有限且一般没有能量补充，因此如何减少节点的能量消耗成为路由协议的研宂目标。文中提出一种基于簇头预测和功率控制的节能路巾算法CHFPC(ClusterHeadForecastingandPowerControlling)，该算法利用能量和距离参数对簇头进行预测，并将功率控制这一机制引入分簇路由和数据传输的过程中，从而使节点的平均能耗降低。最后用OMNeT++仿真的结果表明所提出的方案在网络生存时间和网络总剩余能量指

2、标上比LEACH算法分别提高23%和15%，而且节点生命周期也明显长于LEACH算法。关键词：无线传感器网络；节能路由；簇头预测；功率控制AnEnergyEfficientRoutingProtocolBasedonClusterHeadForecastingandPowerControllingforWirelessSensorNetworksAbstract:Duetotheconstrainedenergyofnodesandnofurtherenergytobesuppliedinwirele

3、sssensornet2works，howtoreduceenergyconsumptionofnodesbecomestheimportanttargetofroutingprotocols.Anen2ergyefficientroutingprotocolbasedonclusterheadforecastingandpowercontrolling(CHFPC)isproposed.InCHFPC，clusterheadisforecastedbyenergyanddistanccparamct

4、crs,andpowercontrollingisintroducedintoclusterroutinganddatatransmissionsoastoreducetheaverageenergyconsumptionofnodes.Finally，theperformanceoftheCHFPCalgorithmissimulatedinOMNeT++.TheresultsshowthattheproposedschemeoutperformsLEACHby23%and15%，respectiv

5、elyintermsofthelifetimeandtotalresidualenergyofwirc2lesssensornetworks,andthetimetillanodediesforthefirsttimeinCHFPCislongerthanthatinLEACHastheinitialenergyofeachnodevaries.Keywords:wirelesssensornetwork;energyefficientrouting;clusterheadforecasting;po

6、wercontrolling无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者［1］。传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。巾于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且部署区域环境复杂,有些区域甚至人员不能到达,所以通过更换电池的方式来补充能源是不现实的。因此如何减少节点的能景消耗，进而延长网络的生存周期成为无线传感器网络协议设计的重要H标。目前在

7、无线传感器网络领域己经发表了许多以能源效率和平衡消耗为主要着眼点的路由协议算法。这些节能路由协议算法主要分为两大类,一类是不基于分簇的节能路由算法［29］，主要有基于一定冗余度的路由树和移动的汇聚节点等方法;另一类是基于分簇的节能路由算法［10］，其中比较有代表性且性能较好的分簇节能路由算法为文献［10］和文献［11］。文献［10］中提出一种自适应分簇路由协议LEACH,LEACH是周期执行的，相邻节点动态地形成簇，随机产生簇头。LEACH算法能够保证各节点等概率地担任簇头，使得网络中的节点相对均衡地

8、消耗能量，但其提出的簇头选举机制没有考虑节点的具体地理位置，不能保证簇头均匀地分布在整个网络中。GAF算法［11］是以节点地理位置信息为依据的分簇算法。该算法把监测区域划分成虚拟单元格，将节点按照位置信息划入相应的单元格;在每个单元格中定期选举产生一个簇头节点，只有簇头节点保持活动，其他节点进入睡眠状态。GAF算法的缺点在于其基于平面模型，没有考虑到在实际网络中节点之间距离的邻近并不能代表节点之间可以直接通信的问题。本文提出一种基于簇头预测和功率控制的分