基于固定分簇和能量均衡的无线传感器网络多跳路由算法.pdf

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1、2013年第32卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)117＼计算与测试、基于固定分簇和能量均衡的无线传感器网络多跳路由算法张世伟，张海涛，张士杰(河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳471023)摘要：通过分析无线传感器网络中LEACH协议的优缺点，提出了一种节点在随机部署情况下构建能量负载均衡的多跳路由协议。首先对随机部署的传感器节点采用遗传模拟退火算法进行分簇，并计算每个簇的聚类中心。每个簇中节点的能量高于本簇的平均能量的节点率先成为候选簇首节点，候选簇首节点根据距离本簇内聚类中心的距离来竞争簇

2、首。在簇间路由阶段，采用最短路径进行多跳路由。仿真结果表明：新方案能够改善LEACH协议中因为簇首分布不均匀而引起的“能量热点”问题，从而平衡无线传感器网络的能量负载均衡，进而延长网络的生命周期。关键词：无线传感器网络；遗传模拟退火算法；最短路径；能量均衡中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)08--0117-04Multi-hoproutingalgorithmforwirelesssens0rnetworks1baSed10nnmXec1ICl●ust·eranc1Ienergy-1Dal’ance带ZHANGShi-

3、wei，ZHANGHai-tao，ZHANGShi-jie(CollegeofElectronicandInformationEngineering，HenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang471023，China)Abstract：ByanalyzingadvantagesanddisadvantagesofLEACHprotocolinwirelesssensornetworks，anenergy-balancemulti—hoproutingprotocolisproposedforthenodesarer

4、andomlydeployedinthearea．Firstly，thesensornodesareclusteredbygeneticsimulatedannealingalgorithmandthencalculatetheclustercenterofeachcluster．Iftheenergyofnodeishigherthantheaverageenergyofthecluster，itwillbecomethecandidateclusterheadnode，andthenthecandidateclusterheadnodecompetesfor

5、clusterheadaccordingtodistancetoclustercenter．In、theclusterroutingstage，usingmulti-hoptotransferdatatothesinkbasedontheshortestpath．Simulationresultsshowthatthenewschemecanimprove‘energyhotspot’causedbytheunevendistributionofclusterheadinLEACHprotocol，thuscanbalancetheenergyloadofwir

6、elesssensornetworksandextendthenetworkslifecycle．Keywords：wirelesssensornetworks；geneticsimulatedannealingalgorithm；shortestpath；energy—balance0引言LEACH协议的成簇方式，发现LEACH协议只是考虑了簇近年来，随着无线通信技术与传感器节点的小型化、低首节点与普通节点之间的通信成本，并没有考虑簇首节点成本的迅速发展，加速了无线传感器网络的发展J。无自身的剩余能量。另一方面，LEACH协议在选取簇首时，线传感器网络是大量的

7、静止或移动的传感器以自组织和多采用随机性的簇首选取机制，很容易导致簇首节点的分布跳的方式构成的无线网络，目的是相互协作地探测、处理和不均匀，进而可能引发能量不均衡的问题。还有，由于簇首传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用节点直接和基站进行通信，很容易导致距离基站比较远的户。簇的能量消耗比较快，导致第一个节点比较早死亡，从而造LEACH_5协议是无线传感器网络中经典的分层路由成传感器网络覆盖区域缩小，影响监测任务的执行。协议，其基本思想是网络周期性地随机选择簇首节点，其他本文针对LEACH协议中存在的问题，提出了改进方的非簇首节点以就近原则加入相应的簇

8、，形成虚拟簇，簇内案并进