一种基于分层的簇首成链WSN路由协议.doc

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1、一种基于分层的簇首成链WSN路由协议摘要：能量有效利用是路由算法首要目标，基于LEACH和PEGASIS算法设计出一种基于分层的簇首成链WSN路由协议(LayerBasedCluster-ChainRoutingProtocolforWirelessSensorNetworks该算法将网络分成层并分成两个阶段运行，第一阶段每层随机选出簇首并将剩余节点按照贪心算法成簇,第二阶段在所有层中选出剩余能量最大一个簇首节点作为Leader节点直接与基站通信，其余簇首节点选择离自己最近的簇首节点多跳传输。并实验表明改进的算法能有效延长网络生命周期,降低数据延迟。关键字：无线传感器网络；LEACH；

2、PEGASIS；路由协议中图分类号：TP393文件标志码：A文章编号：2095-2163(2015)05-Cluster-ChainRoutingProtocolforWirelessSensorNetworksbasedLayerWANGYanhong(NantongShippingCollegeManagementinformationDepartment,NantongJiangsu226010,China)Abstect：Energyeffectiveutilizationisthemostimportantgoaltoroutingalgorithm.BasedonLEACH

3、andPEGASISalgorithm,thispaperdesignsaRoutingProtocolonbaseofhierarchicalClusterheadingintoChain(Layer-basedCluster-ChainRoutingProtocolforWirelessSensorNetworks)・Thealgorithmseparatesnetworkintolayersandrunsintwostages.Inthefirstphaseeachlayerofthenodesclustersaccordingtothegreedyalgorithm,andin

4、thesecondstageitselectsthelargestresidualenergyofaclusterheadnodetocommunicatedirectlywiththebasestationasaleadernode・Therestoftheclusterheadnodeschoosethenearestclusterheadnodestodomulti-hopcommunication.Andtheexperimentshowsthattheimprovedalgorithmcaneffectivelyprolongthenetworklifecycleandred

5、ucethedatalatency.Keywords：WirelessSensorNetwork(WSN)；LEACH；PEGASIS；RoutingProtocol0引言无线传感器网络(Wirelesssensornetworks,WSN)是一种特殊的网络，与以往的传统无线网络相比具有鲜明显著的特点。无线传感器网络由成千上万微型传感器节点所组成，无线传感器网络节点由于受到成本的限制，使得节点的感知能力、通信能力和数据处理能力都非常有限［1］。正是无线传感器网络中节点的这些物理特性使得无线传感器网络路由协议在设计时面临着很多挑战。其中，无线传感器网络节点由于电池供电能量有限则可证得当下

6、即是无线传感网络路由协议设计升级时的重点研发因素。基于此，有效利用节点能量、并延长网络生命周期就势将成为路由协议设计中的现实关键研究课题［2-3］o相应地，本文将针对这一领域方向展开如下具体分析研究。1相关工作无线传感器网络路由协议根据网络拓扑结构可以将路由协议分成两大类，平面路由和分簇路由。其中的分簇路由将网络分成多个子集，每个子集称为一个簇，由簇首和多个簇内节点组成。由于分簇协议能够平衡节点负载，与平面路由相比分簇协议能够有效地延长网络生命周期。因此，分簇协议是近期学者研究的重点。典型的分簇路由主要有LEACH、PEGASIS.HEED、TEEN等。尤其是LEACH［4］是最早提出

7、的、也是经典的分簇协议之一，LEACH协议采用“轮”机制，每轮分为簇首选举、成簇和数据传输三个阶段，簇首负责收集簇内节点数据并将数据直接传输给基站。相对于一般的平面静态路由协议，LEACH可以将网络生存时间延长近15%o但是LEACH协议仍然表现有明显的不足，例如随机选取簇首导致簇首分布不均匀，簇首与基站直接通信导致通信能耗过大。这些都影响着网络的生命周期，所以大量学者基于LEACH做了很多改进性研究。文献［5,6］主要从簇首的选举进行优化，在