基于作用力模型的传感器网络簇型协议.pdf

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1、2015年第34卷第l1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)125DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)11--0125--04基于作用力模型的传感器网络簇型协议何杏宇，杨桂松，周亦敏(1．上海理工大学实验室管理与服务中心，上海200093；2．上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093)摘要：现有的无线传感器网络簇型算法忽视了簇头和簇成员之间的通信代价不均衡和“孤立簇头”等问题。提出了一种基于作用力模型的移动簇型协议，该

2、协议在簇头选举时兼顾节点剩余能量和节点密度；在簇头选举后，该协议使簇头节点根据基于簇成员剩余能量和距离的作用力模型自适应移动，以均衡簇头和簇成员之间的通信代价。另外，为了实现簇头节点之间的全连通，提出了中继节点选举算法。实验结果显示：该协议能够有效地均衡网络能耗，进一步提高网络稳定性。关键词：无线传感器网络；簇型协议；作用力模型；通信代价；中继节点选举中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)1l-0125-04SensornetworksSclustering~protoco

3、lbased0nforcemodelHEXing．yu，YANGGui．song，ZHOUYi．min(1．LaboratoryManagementandServiceCenter，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China；2．SchoolofOptical-ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shangha

4、i200093，China)Abstract：Existingwirelesssensornetworks(WSNs)clusteringalgorithmneglectsproblemssuchasunevencommunicationcostbetweenaclusterheadandclustermembersand‘isolatedclusterheads’．Inviewofthis，amobileclusteringprotocolbasedonforcemodelisproposed，whichco

5、nsidersbothnoderesidualenergyandnodedensitywhileclusterheadiselecting；inordertofurtherbalancecommunicationcostbetweenaclusterheadandclustermembers，theprotocolallowsclusterheadnodetomoveadaptivelyaccordingtoforcemodelrelatedtoresidualenergyofclustermembersand

6、distancesafterclusterheadelection．Furthermore，relaynodeelectionalgorithmisproposedtoobtainfullconnectionbetweennodesofclusterheads．Experimentalresultsshowthattheprotocolcaneffectivelybalancenetworkenergyconsumptionandfurtherimprovenetworkstability．Keywords：w

7、irelesssensornetworks(WSNs)；clusteringprotocol；forcemodel；communicationcost；relaynodeelection0引言算法进行了总结和比较。然而，这些算法中均未考虑到簇无线传感器节点的能量限制一直以来是无线传感器网头节点和簇成员之间的通信代价均衡问题，以及是否存在络应用中的瓶颈问题。为了避免因网络中能量消耗不均而“孤立簇头”的问题。为此，本文提出了一种基于作用力模型的移动簇型协导致的网络不稳定，一些层次型协议相继提出。LEACH议，该算法

8、基于节点剩余能量和节点密度进行轮换簇头选算法是较早提出的层次型算法，该算法以循环的方式随机举，簇头节点能够根据基于簇成员剩余能量和距离的作用选择簇头节点，使得网络中节点的能量均衡。随后，研究人力模型进行自适应移动，以均衡簇头和簇成员之间的通信员对LEACH算法进行了各种改进，其中，HEED算法要代价，另外，本文还提出了基于节点剩余能量的中继节点选求在节点选取簇头时考虑其剩余能量。同样，