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1、一种分簇式无线传感器网络中高效的路由协议范书平，，宋妍b,柴宝杰：曹望成a(牡丹江师范学院a.计算机科学与技术系;b.科研处，黑龙江牡丹江157011)摘要：分簇式无线传感器网络屮，由于簇头节点担负数据融介的任务，减少了数据通信量，使得该类网络适合于大规模网络的部:署。但已提出的分簇式路由协议中，节点通信过程屮耗费的能量多、不能有效的均衡节点消耗的能量，以致部分节点欠效快、网络生存时间短。木文针对现有的分簇式无线传感器网络路由协议的不足，提出一种改进的路由协议，并通过实验表明，该协议能进一步减少节点的能量消耗，延长网络的生存周期。关键词：分簇；路由协议；能量消耗;生存周
2、期文献标识码：A无线传感器网络作为一种自组织通信网络，它的基本组成单位是感应节点利汇聚节点。传感器节点经多跳转发，通过基站或汇聚节点或网关接入网络，在网络的任务管理节点处对感应信息进行管理、分类和处理，再把感应信息送给应用用户使用。无线传感器网络的拓扑结构是组织无线传感器节点的组网技术，有多种形态和组网方式。按照其组网形态和方式来看，有集中式、分布式和混合式。若按照节点功能及结构层次來看，无线传感器网络通常又可分为平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构及Mesh网络结构⑴。无线传感器网络中，能量均衡是延长网络生存周期和提高服务质量的基木保证，因此木文针对分簇式传基金项
3、目：牡丹江市科学技术计划项日(G2010b811)牡丹江师范学院教改科研项H(KY200903,10-XY01058)感器网络提岀一种高效的路由协议(INfP-PEGASTS)o1相关工作传统路rli协议主要有Gossipng⑴,SPIN⑵,DD⑶等,它们都基于平面拓扑结构，所有节点在路由屮的地位完全相等。PEGASIS互是一种基于分簇网络的路山I办议。它仍然采用动态选举簇头的思想，但网络中所有节点只形成一个簇称为“链”,减少了直接与BS(BaseStation,基站)通信的节点(把与BS通信的节点记为LEADER)数目到一个，且所有节点只需要与其通信范围内的节点进行通
4、信并轮流成为LEADER,采集到的数据在链屮以点到点的方式传送、融合,最终由LEADER发送至汇聚节点,采用该方法的路市过程如图1所示。设图1中节点C被选为LEADER,并将LEADER标志向周围节点广播，收到LEADER标志的节点A将数据传给节点节点B融合A及木身产生的数据将信息传给LEADER；同理，节点E将数据传送给D,节点D融合节点E和自身的数据后也将数据传给LEADER；LEADER将两个邻节点传送过来的数据为自身的数据进行融合，最终将融合后的信息传送给基站。AkBCDEBS图1采用贪焚算法形成的链2改进的路由协议2.1IMP-PEGASIS由于PEGASTS
5、的单簇方式使得LEADER成为关键点，其失效将导致路由失败，H要求所有节点都具有融合数据的能力；如杲链过长，数据传输时延将会增长，不适合实时应川；此外当链屮有一个节点失效就会引起链的重新牛成，这将会带来大量的能量消耗。所提出方案屮，传感器节点按LEACH方式形成若干个簇，设每个簇中有一个簇头，所有簇头节点按照贪婪算法形成链，网络小，只有簇头节点具有融合冗余信息的能力，从簇头中选择牛存能力最强的节点作为LEADER,普通节点只负责数据的采集并把数据发送给最近的簇头节点，而簇头节点按照PEGAS1S屮数据传输方式进行数据收集最后由LEADER把信息传递给BS0将图1中的所有
6、节点替换为簇头节点，则该协议的执行过程与PEGASIS相同。2.2簇头的选择文献［5］所介绍的基于层次结构的路由I办议中，把节点的能量及采集信息数量作为选择新簇头的标准；本文方案中市于簇头会消耗更多的能量，所以要选择剩余能量多的节点，此外，簇头还负责与其它簇头进行通信来组成链，因此要考虑簇头到其邻近簇头的距离，当进行簇头选择时，节点根据本簇内失效簇头所存储其邻近簇头的位置信息，计算变量V二节点能量/节点到失效簇头的邻近簇头之间的平均距离，选择含有最人V值的簇内节点作为新簇头，设每个节点具有啡一的标识符（ID）,则重新选择簇头算法如下：（1）旧簇头利用其剩余能量t,向本簇
7、内节点广播失效信息（〃）力，FAILURE）;（2）普通节点i收到后计算V二节点能量/节点到失效簇头的邻近簇头Z间的平均距离；（3）节点i把重新选择簇头信息加上其标识符发给其邻节点，即发送（IDitFAILURE）;（4）邻节点收到后计算自身V;（5）当所有簇内节点收到此失效信息后，计算自身V,并按照接收信息方向反向发送V;（6）收到V的节点与自身V值相比较，若比自身小则丢弃,并传送自身的V及标识符；否则传递更人V及对应的节点标识符；（7）in簇头从收到的v中,选取最大的一个，并把该节点作为新的簇头节点；（8）广播含最大V的节点标识符（l
