无线传感器网络中继节点的布局算法.pdf

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1、2014矩仪表技术与2013第1期InstrumentTechniqueNo．1无线传感器网络中继节点的布局算法王翥，吕翠翠，王玲(哈尔滨工业大学(威海)信息与电气工程学院，山东威海264209)摘要：在无线传感器网络中，传感器节点离sink节点很远，需要中继节点转发数据。中继节点的布局影响着网络的能量消耗，针对这一问题，在中继节点布局中加入多约束条件，提出了一种基于贪婪算法的中继节点布局方法，通过局部最优的贪婪策略实现无线传感器网络整体能量消耗最小。理论分析和实验表明该算法放置的中继节点数目少、能量消耗小。关键词：无线传感器网络；中继节点布局；贪婪算

2、法；约束条件中图分类号：TN925+．3文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)01—0085—04RelayNodePlacementAlgorithminWirelessSensorNetworksWANGZhu，LVCui—cui，WANGLing(HarbinInstituteofTechnologyatWeihai，SchoolofInformationandElectricalEngineering，Weihai264209，China)Abstract：Thesensornodesarefarawayfromsinknode

3、inWirelessSensorNetworks(WSN)．Relaynodesarerequiredtojoinwiththenetworkinordertoforwarddata．TherelaynodeplacementdirectlyinfluencestheenergyconsumptioninWSN．Tosolvethisproblem，constraintconditionswereaddedtotherelaynodeplacement．Thepaperproposedarelaynodeplacement印一proachbasedon

4、greedyalgorithmandrealizedtheminimumenergyconsumptioninwirelesssensornetworksthroughthelocalopti—mumgreedystrategy．Accordingtothegreedyalgorithm，thetheoreticalanalysisandexperimentalresultsprovethatthenumberofrelaynodeiSfewer．ThetotalenergyconsumptionofWSNiSless．Keywords：wireles

5、ssensornetworks；relaynodeplacement；greedyalgorithm；constraintconditions0引言在Lu等的文献[9]中，基于平衡所有sN和RN的功耗，作者推无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetworks)是多学科导出一个RN密度函数，根据密度函数在感知区域放置RN．为交叉的前沿研究热点。它是由大量具有特定功能的传感器节保证网络中放置的RN数目最少，Satyajayant等在文献[10]提点通过自组织的无线通信方式，相互传递信息，协同完成特定出了一种受限的RN布局构想，设定双向的通信

6、路径。文献功能的智能专用网络，在环境监测、智能交通、医疗护理及工[11]通过在WSN中加入冗余的RN增加网络的可靠性，保证业自动化领域有广泛的应用前景J。在WSN的初步设计中，每个SN到基站有k个节点不相交的路WSN由3种类型节点组成：传感器节点SN(SensorNode)、径。中继节点RN(RelayNode)和Sink节点。WSN通信能力有限，上述文献研究了单约束条件下RN的布局算法，对于多约通信的能量消耗通常与通信距离成指数关系，通信距离的增加束条件下的RN，文中提出一种基于贪婪算法的RN布局方法。会导致无线通信的能量消耗急剧增加]。由于sN的微

7、型化，传统基于贪婪算法的路由协议选择离sink最近的RN作为下节点的电池能量有限，所以能量限制是整个WSN的瓶颈，它决一跳，与传统贪婪算法不同，文中制定双重贪婪准则，根据定着网络的寿命。为节省能量，WSN应采用多跳路由的通信传最优通信距离和多约束条件选择RN，实现WSN能量消耗小的输机制，即sN通过RN转发数据至sink，尽量减少单跳的通信目标。距离，同时多跳通信也能克服远距离无线通信所遇到的一些信1网络模型号传播效应问题。用图G表示一个WSN，定义如下：RN布局是多跳路由的关键，它决定着是否可以减小网络G=(，E)能量消耗、延长网络寿命。文献[4—5

8、]从理论上分析了影响式中：为顶点集；E为图中边的集合。RN布局的因素。文献[6]通过近似算法放