无线传感器网络中一种节点负载均衡的分簇算法.pdf

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1、2014年第33卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)139无线传感器网络中一种节点负载均衡的分簇算法杨永刚，崔宝同(江南大学物联网工程学院。江苏无锡214122)摘要：无线传感器网络节点的能量有限，而分簇算法能有效解决节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题。在网络路由分簇的基础上，提出了～种节点负载均衡的分簇算法。该算法对经典的分簇协议LEACH的簇头选择机制进行了改进，应用量子粒子群对簇头选取进行优化。为解决算法后期易陷入局部极小的

2、问题，采用了基于群体适应值方差的早熟判断机制，结合模拟退火算法进行局部优化。仿真结果表明：该算法使网络节点负载更均衡，有效提高了无线传感器网络的性能。关键词：无线传感器网络；量子粒子群优化；分簇协议；模拟退火中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)03-0139-04Anodeload-balancedclusteringalgorithminwirelessSenS0rnet』W0rK■S巾YANGYong—gang，CUIBao—tong(Schoolofl

3、oTEngineering，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Theenergyofwirelesssensornetworksnodeisusuallylimited，whileclusteringalgorithmcanresolveeffectivelynodeenergyconsumptionlimitationandtheunbalancedconsumptionofdifferentnodes．Basedonclusteringo

4、fnetworkrouting，anodeload—balancedclusteringalgorithmforwirelesssensornetworksisproposed．Thisalgorithmappliesquantum-behavedparticleswarlTltooptimizethecluster—headselection，improvescluster—headselectionmechanismofLEACHclassicalclusteringprotoco1．Aimi

5、ngatsolvingproblemofthealgorithmeasytofallintolocalminimum，usethemechanismofprematurejud~ngbasedonvarianceofgroupadaptivevalue，combiningwithsimulatedannealingforlocaloptimization．Simulationresultsshowthattheproposedalgorithmbalancesthenetworksnodesloa

6、dbetterandeffectivelyimprovesperformanceofWSNs．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；quantum—behavedparticleswaYlnoptimization(QPSO)；clusteringprotocol；simulatedannealing0引言展的许多分簇路由协议中，PEGASIS(powerefficientgathe—无线传感器网络(wirelesssensornetworks，WSNs)是由

7、ringinsensorinformationsystem)正是在LEACH协议的基础部署在监测区域内的大量微型传感器节点通过无线通信方上建立的路由协议J，该协议采用贪婪算法生成一条链，式形成的一个自组织的网络系统，在军事和民用领域获节点只需要与它最近的邻居节点进行通信，能有效利用能得广泛应用。无线传感器网络的特点决定网络的能量受量，大幅提高网络的生存时间。但该协议是一条链式结构，限，延长网络寿命和提高网络利用率成了研究和应用的关从而数据传输延时增加，不适合实时应用。HEED(hybrid键，分簇

8、正是为了解决这些问题而引入对网络分层方法的energy—efficientdistributed)聚合算法综合节点剩余能量和重要技术。簇内节点通信代价对网络生存时间的影响，周期性迭代LEACH(1owenergyadaptiveclusteringhierarchy)[33是最选取簇头，有效避免了簇头分布不均匀的问题。但是若网早提出的分簇路由协议，该协议循环随机选择簇首，将整个络节点分布不均匀，会使节点负载不均衡。网络的能量负载平均分配到每个节点上，从而降低能耗、延针对与文献[3]