一种应用于无线传感器网络的层次型拓扑结构生成算法.pdf

《一种应用于无线传感器网络的层次型拓扑结构生成算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第23卷第3期传感技术学报Vo1．23No．3CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．20102010年3月AHierarchicalTopologyGenerationAlgorithmforWirelessSensorNetworksWANChuanfei，DUShangfeng(CollegeofInformationandElectricalEngineering，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100083，China)Abstract：Inwirelesssensornetworks(WSN)，theh

2、ierarchicaltopologydividesthewholenetworkintodifferentclusters，andchoosesclusterheadsfordataforwardingandintegration．ReferringtoWCAinadhocnetwork，thispaperpresentsanewhierarchicaltopologygenerationalgorithm(HTGA)forWSN．Thealgorithmgiveseachnodedifferentweightvalueaccordingtoitsenergyandposition．No

3、dewithsmallerweighthasahigherprobabilityofbe-ingelectedasclusternode．Nodedegreeparametersarealsosettoconstructreasonableclusterstructure．EmulatedinMatlab，HTGAcaneficientlybalanceenergy—dissipatedofthewholenetworks，prolongthelifetimeofthenet—worksandoptimizemonitoringcoverage，perfoi~nmuchbetterthan

4、LEAHprotoco1．Keywords：WirelessSensorNetworks(WSN)；hierarchicaltopologycontrol；LEACH；clusteringalgorithmEEACC：6150P：7230一种应用于无线传感器网络的层次型拓扑结构生成算法木万传飞，杜尚丰(中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083)摘要：在无线传感器网络中，层次型的拓扑结构将整个网络划分为不同的簇，并通过一定机制选择簇头来负责数据转发和融合。本文在LEACH等现有层次型拓扑控制算法的基础上，借鉴adhoc网络层次拓扑生成算法WCA的设计原理，提出一种应用于无线传感器网络

5、的新型层次型拓扑结构生成算法(HTGA)。该算法综合考虑节点的能量和位置状况，为每个节点定义不同的权值，从中选出性能优越的节点担任簇首，同时通过设置节点度参数来确保最优的拓扑结构。仿真实验结果显示，新算法在降低能耗、延长网络生存时间以及保证监测覆盖度等方面比LEACH具有更加优良的性能。关键词：无线传感器网络；层次型拓扑控制；LEACH；分簇算法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)03—0441—06层次型拓扑控制依据一定机制将无线传感器网个以分簇为基础的层次型路由协议无疑是最具代表络中的节点划分为骨干节点和普通节点，并以骨干性的。它采用随机簇头选择

6、机制，通过周期性的执节点为核心形成不同的簇。骨干节点是簇头节点，行过程保证各节点等概率地担任簇头，能够较好地负责管辖周围的普通节点，普通节点是簇内节点。实现能量均衡消耗J。但是，LEACH算法在簇头选层次型的拓扑结构由簇头节点来担负数据融合的任举过程中完全依赖随机数，而没有考虑节点的剩余务，大大减少了数据通信量，而大部分节点在相当长能量、分布位置等属性，由此导致簇头分布不均匀，的时间内关闭通信模块更是显著延长了整个网络的拓扑结构不合理，影响了网络生存时间。为此，研究生存时间，且分簇式的结构有利于分布式算法的应人员提出了多种改进方法，例如LEACH．C(LEACH-用，适合大规模部署¨。ce

7、ntralized)算法规定，只有能量高于网络平均剩如何设计合理有效的机制来选择簇头节点是层余能量的节点才有可能成为簇头；LEACH—F次型拓扑控制研究中最基础、最重要的问题。在现(LEACH—fixed)算法则在LEACH．C的基础上，由有的层次型拓扑控制分簇算法中，LEACH(Low基站为每个簇生成一个簇首列表，指示簇内节点轮EnergyAdaptiveClusteringHierarchy)作为第一流当选簇首的顺序