一种新的高能效无线传感器网络数据收集协议.pdf

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1、四论文一种新的高能效无线传感器网络数据收集协议木林梅金苏彩红李如雄(1．佛山科学技术学院2．广东电网公司佛山供电局)摘要：为了更好地节省无线传感器网络的能量消耗，完成网络数据收集的使命，提出了一种新的高能效无线传感器网络数据收集协议(novelenergy．eficientdatagatheringprotocol，NDGP)。协议中簇生成阶段确定了近优簇半径、簇内工作节点数量的计算依据。以此为基础，节点综合自身剩余能量和到基站的距离竞争簇首，簇首在保证簇内覆盖率的前提下，选择关闭冗余节点，以达到网络

2、节能的效果；接着以基站为中心按层往外有序地完成簇间多跳路由的建立。与另外两种数据收集协议(LEACH，DEEC．MR)进行仿真对比，结果表明NDGP能生成簇分布均匀的网络拓扑，有效降低了网络的运行能耗，延长了网络寿命。关键词：无线传感器网络；数据收集；簇首；多跳路由快先行死亡。针对LEACH协议的不足，文献[5]中提O引言出一种基于链的数据收集协议(power-eficient近年来随着传感器技术、低功耗电子器件和射频gatheringinsensorinformationsystems，PEGASI

3、S)。技术的飞速发展，低成本、低能耗、多功能的微型无在PEGASIS协议中，簇首节点只需和离它最近的邻线传感节点的大量生产成为发展趋势【l】。传感节点随居簇首节点通信，数据通过多跳传输至基站，从而降机或固定地布置在监测环境中，通过特定的协议自组低了簇首节点的能耗，与LEACH协议相比，获得了织构成无线传感器网络，协同监测周围环境信息以完更长的网络寿命。但是，当网络中出现过长的通信链成特定任务。而节点通常安装在环境恶劣甚至危险的路时，将导致数据传输至基站的能耗增大，不利于延远程场合中，能源难以更换，这使

4、得如何高效利用节长网络寿命。文献[1]指出协议PEGASIS和低能耗的点有限的能量以延长传感器网络寿命，成为网络协议数据收集及融合方法(powereficientdatagathering设计中需要考虑的首要因素l2J。为了延长整个网络寿andaggregation，PEDAP)_6J在网络运行时，由于需命和提高网络的利用率，较好的途径是寻找一种更好要获取所有节点位置和更新路由信息而产生大量能的节省网络节点消耗能量的算法，而分簇正是为了解量开销等缺点，提出一种基于分簇和近优最小汇集树决这些问题引入对网

5、络分层方法的重要技术_3J。的多级路由数据收集协议(energyeficientdataHeinzelmanW．R．J首次提出低能耗自适应分gatheringprotocol，DEEC—MR)，提高网络的可扩展簇算法(1ow—energyadaptiveclusteringhierarchy，性和可靠性，延长了网络寿命。LEACH)协议应用在无线传感器网络中，该协议以借鉴前人研究[1-8,11的优点，本文提出一种新的高数据为中心构建单层簇，其基本思想是首先按照白组效节能数据收集协议—NDGP。该协议具

6、有以下性质：织方式随机选择节点作为簇首节点，普通节点选择离1)是一种分布式算法；2)能实现簇首节点在网络中自己最近的簇首节点加入，簇首节点采用分时复用的均匀分布；31算法运行能耗低；4)不要求节点具有方式为本簇中每个节点分配数据传输的时间隙。簇首特殊的通信能力，即不需要所有节点都能与sink节点融合簇内成员以及簇首自己收集的数据后发送至基直接通信。站。LEACH算法以随机方式选择簇首节点常常导致1系统模型簇与簇之间分布不均匀，并且所有簇首节点均直接与基站通信，导致离基站较远的簇首节点因能量消耗很无线传

7、感器网络完成一次网络拓扑构建并且运木基金项目：佛山市科技发展专项基金项目(FZ2009033、FZ2010038)2012年第5期自动化与信息工程1行一段时间进行数据收集，称为一“轮”。NDGP协播给簇内活跃成员，完成簇内数据的收集。议按轮运行，网络中传感节点周期性地充当簇首节点簇间多跳路由建立阶段生成以基站为根，簇首为(clusterhead，CH)或者普通节点(ordinarynode，ON)节点的链状多跳路由，使得数据在各簇首节点之间以进行环境监测及数据转发。文中假定将Ⅳ个无线传感多跳方式传输至

8、基站。节点随机均匀分布在一个×M的正方形区域中，并数据收集阶段，网络各节点转换至自己的状态进行了以下几点假设：(簇首、活跃节点、休眠节点)，各个簇首按照分配1)所有传感节点部署后位置固定，且被赋予唯一好的TDMA调度收集簇内成员节点的数据，融合数的标号，传感节点的能量有限，而基站有专门的供电据并在既定的时隙将融合数据发送至它的父簇首节系统；点，此阶段持续至本轮结束。为了保证网络的有效工2)基站部署在监测区域几何中心上，位置固定且作时间，算法需要网络运行在