基于混沌粒子群优化的无线传感器网络分簇协议.pdf

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1、第24卷第l0期传感技术学报Vol_24No．102011年1O月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSOet．2011AClusteringProtocolforWirelessSensorNetworksBasedonChaos-PSOOptimizationLIUZhikun，LIUZhong，LIChaoxu(CollegeofElectronicEngineering，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Inordertoreducetheenergyconsumptionof

2、nodesandprolongthelifetimeofWSN，aclusteringprotocolbasedonChaos—PSOisproposed．Theprotocolimprovesthecluster-headselectionmechanism，itconsidersnodes’residualenergy，distancetosinknodeandrangeofclusters．Itoptimizescluster—headselectionbyChaos-PSO．Thentheothernodesdecidewhethertheyjointheclusterord

3、onotjoinitbycomparingthesignalstrengthofadvertisementmessagewithapredefinedthreshold，andtherangeofclusterisrestricted．Thesimulationresultsshowthat，comparedwithLEACH，thenewprotocolcanefficientlysaveenergyandprolongthelifetimeofWSN．Keywords：wirelesssensornetworks；clusteringprotocol；particleswarmo

4、ptimization；chaosEEACC：6150Pdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．10．018基于混沌粒子群优化的无线传感器网络分簇协议木刘志坤，刘忠，李朝旭(海军工程大学电子工程学院，武汉430033)摘要：为了降低无线传感器网络节点的能耗，延长网络的存活周期，提出了一种基于混沌粒子群优化的分簇协议。该协议改进了经典LEACH协议的簇头选择机制，考虑到了节点剩余能量、与汇聚节点的距离以及簇范围等因素，通过混沌粒子群算法对簇头选举进行优化。确定簇头后。其它节点通过比较簇头当选信息的信号强度与设定强度阀值的大小来决定是否成为簇成员．从而约束了簇

5、的范围。仿真结果表明，与传统的LEACH协议相比，新协议能够有效地节省能量，延长网络的寿命。关键词：无线传感器网络；分簇协议；粒子群算法；混沌中图分类号：TP393．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)10—1459-05无线传感器网络(WSN)作为一种新型的信息死亡。此后的研究者大都注意到了这一缺陷，并作采集、传输、处理系统，在军事和民用领域得到了广了改进。文献[4]在簇头选择的过程中引入节点的泛的应用[1-2]。WSN的一个显著特征是节点能量有剩余能量，使剩余能量较多的节点当选为簇头的可限，通常难以进行能量补充。因此，如何节约节点的能性增加，降低了组簇失败的可

6、能性。文献[5]中能量消耗，延长网络的存活周期，就成为WSN领域的LEACH．C算法，进一步要求当选簇头节点的能研究的一个热点问题。分簇路由协议是解决该问题量高于网络节点的平均剩余能量。文献[6]提出了的一种有效方法。它将WSN划分为若干个簇组织，DF．LEACH算法。考虑到距离基站较远的簇头通信从而可以有效地管理网络数据。提高网络效能，延长能耗较大这一因素，避免了距离基站较远的簇头节网络存活时间。点较早死亡。文献[7]给出的算法将所有节点分为LEACH(Low—EnergyAdaptiveClusteringHierarchy)固定的簇，簇内节点根据所处簇的半径自适应地进是最早提出

7、的分簇协议]，它以等概率对簇首进行行簇头选择。簇头选举是一个NP难解问题，智能周期随机选择，将整个网络的负载均匀分布到每个优化算法解这类问题具有独特的优势。文献[5]中传感器节点，从而达到降低网络能耗，延长网络寿命的LEACH．C算法在基站采用模拟退火算法的目的。该算法最大的缺陷是忽略了节点能量的因(SimulatedAnnealingAlgorithm)完成分簇；文献[8]素，造成网络能量消耗的不均衡．导致局部节点过早给出了一种基于蚁群优化的分簇算法，但