无线传感器网络LEACH协议成簇算法研究.pdf

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1、第23卷第8期传感技术学报Vo1．23No．82010年8月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSAug．2010TheClusterFormationAlgorithmResearchofLEACHinWSNsL／Tian，SHIHaoshan，YANGJungang(CollegeofElectronicsandInformation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)Abstract：Reducingtheenergyconsumptionofth

2、esensornodesandprolongingthelifetimeofthenetworksistheprimarygoalfordesigningrouteprotoco1．Sincethenodesonlyconsidertheirowncommunicationcostintheforma．tionoftheclusterinLEACH，thispaperproposesanewprotocolbasedontheweight，itconcernsabouttheresidu．alenergyoftheclusterheadandthedista

3、ncebetweentheclusterheadandtheBaseStation．Thesimulationresultsshowthattheimprovedprotocolreducesandbalancestheenergyconsumptionofthenodes，alsoprolongsthelife—timeofthenetworkseffectively．Keywords：wirelesssensornetworks；LEACH；clusterformation；weight；thelifetimeofthenetworkEEACC：6150

4、P；7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．08．023无线传感器网络LEACH协议成簇算法研究李田，史浩山，杨俊刚(西北工业大学电子信息学院，西安710129)摘要：减少传感器节点的能量消耗，延长网络生命周期是无线传感器网络路由协议的首要设计目标。针对LEACH协议在簇的形成过程中节点只考虑自身的通信代价的不足，提出了一个基于权值的新协议，它融入了簇头的剩余能量以及簇头到基站的距离等因素。仿真实验表明，新的协议减少并平衡了各节点的能耗，延长了网络的生存时间。关键词：无线传感器网络；LEACH；成簇；权值；网络生存时间中图

5、分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)08—1158一O5无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，经有不少学者从这三个方面提出了改进。例如簇头WSNs)是由部署在监测区域大量微型的传感器节点选举时考虑节点的剩余能量J，对每轮簇头个数及通过无线通信方式组成的一个自组织网络。传感器簇成员数进行了限制；簇的结构采用链式结节点感知、采集和处理从网络监测区域获得的信息，构、采用不对称成簇机制；簇的数据传输采用并传送给远程的基站(Bs)进行处理。多跳等。本文对成簇阶段节点选择加入哪个簇从网络拓扑结构的角度，WSN路

6、由协议可以分采用了一种新的通信代价来评估，最后使用NS仿为两类：平面路由协议和分簇路由协议。分簇路由真器进行验证，测试并比较改进协议和LEACH协具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等议对网络生存时间、负载平衡度等网络性能的影响。优点，成为当前重点研究的路由技术。在分簇路由1LEACH协议协议中，网络通常被划分为簇(Cluster)，每个簇由一个簇头(ClusterHead)和多个簇内成员(Cluster1．1协议描述Member)组成。LEACH协议㈩是一种经典的分簇LEACH是MIT的Chandrakasan等人为无线传路由协议。感器网络设计的低

7、功耗自适应分层路由协议。在目前的WSNs分簇算法都是围绕如何选择簇LEACH协议中，节点自组织成不同的簇。每个簇只头、如何成簇、如何传输数据来考虑设计的J。关有一个簇头，所有非簇头节点将自己的数据发给所于LEACH协议的改进也是从这三个方面出发，已属簇的簇头节点。为减少冗余数据的传输，簇头节收稿日期：2010—04—07修改日期：2010—05—05第8期李田，史浩山等：无线传感器网络LEACH协议成簇算法研究1159点在数据融合后将数据发送给基站。簇头是以循环消耗：的方式随机选举的，从而将整个网络的能量负载平ER(k)：El．(k)=kE(3)均分配到每个

8、传感器节点中，从而达到降低网络能do=(4)源消耗、