基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由算法.pdf

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1、134传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第3期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)03-0134-03基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由算法董国勇，彭力，吴凡，闻继伟(江南大学物联网工程学院。江苏无锡214122)摘要：针对无线传感器网络(WSNs)中多跳通信造成的“热区”等问题，提出一种基于权值和代价函数的WSNs非均匀分簇路由(WCF—UC)算法。该算法采用权值的局部竞选簇首策略，簇首根据距离信息等构建大小不均的多个簇，通过考

2、虑节点剩余能量、节点稀疏程度等因素来保证簇首的最优选择，簇内使用链式结构代替点对点通信，有效均衡簇内通信能耗。采用簇间多跳路由算法，使用一个代价函数，兼顾簇首剩余能量、簇内成员节点数量和位置信息，确定最优能量路径，完成簇间信息传输，平衡簇间通信能耗。仿真结果表明：与LEACH，HEED，EEUC等算法相比，该算法能够有效地均衡节点能耗，延长网络生命周期。关键词：无线传感器网络；权值；非均匀分簇；代价函数；路由协议中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)03-0134-03Uunevencluster

3、ing~routingalgt~orithmftorWWSNsSbasedonweightandcostfunctionDONGGuo—yong，PENGLi，WUFan，WENJi—wei(SchoolofInternetofThings，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Aimingat‘hotspot’probleminwirelesssensornetworks(WSNs)，causedbymulti-hopcommunication，animprovedunevencl

4、usteringroutingalgorithmbasedonweightandcostfunctions(WCF—UC)isproposed．Theclusterheadisselectedaccordingtoweight，andconstructsmultipleclusterswithsizeaccordingtothedistanceinformation．Thisalgorithm，throughconsideringfactorssuchasnoderesidualenergyandnodedensitytoguaran

5、teetheoptimalchoiceofclusterhead，linkstructureisusedtoreplacepointtopointcommunicationinclusters，henceenergyconsumptioninclusteriseffectivelybalanced．Meanwhileadoptmulti-hoproutingalgorithm，usesacostfunction，consideringresidualenergyofclusterhead，clusternodenumber，andpo

6、sitioninformationtodeterminetheoptimalenergypathinordertocompleteinformationtransmissionandbalancecommunicationenergyconsumptionamongclusters．SimulationresultsshowthatcomparedwithLEACH，HEEDandEEUC，WCF—UCalgorithmhasbetterperformanceofbalancingnodeenergyconsumptionandpro

7、longnetworklifecycle．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；weight；unevenclustering；costfunction；routingprotocol0引言后以簇内部通信代价的高低来竞争产生最终簇首。无线传感器网络(wirelesssensornetworks，WSNs)节点LEACH—CS以跨区距离的约束来自定义合适的多跳路由由于能量受限等特点严重影响了其网络性能，因此，WSNs方案，通过均匀分簇、多跳路由一定程度上平衡了簇首的能协议的首要设计目标就是要高效地使

8、用传感器节点的能量消耗，但是距离Sink节点近的簇首会因转发大量数据而量，延长网络存活时间。能耗较大，容易导致“热区”问题。研究人员们陆续提出了分簇路由协议。Heinzel—针对这一问题，李成法等人提出了EEUC非均匀分