无线传感器网络中高能力簇首节点部署问题.pdf

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1、第23卷第7期传感技术学报V0l_23No．72010年7月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJuly2010High．PowerCluster-HeadDeploymentinWirelessSensorNetworksLIULin，HUANGYah，YUHaibin，，1．NationalSatelliteOceanApplicationService，Beijing100081，China；、l2．SuzhouVocationalUniversityElectronicInf

2、ormationEngineeringDepartment，SuzhouJiangsu215021，China；f3．ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016，China／Abstract：Cluster．basedmethodhasbetteradaptabilityandenergy—eficiencytomulti—hopWirelessSensorNet—works(WSNs)usedforenvironment

3、almonitoring．IftheClusterHead(CH)isservedbymorepowerfulnode，theWSNperformancewillbeimprovedgreatly，thereb~thenetworklifetimewillbeprolonged．WhentheWSNscaleisbigenoughtheproblemofhowtodeploythehigh—powerCHisaNP—hardproblem．Firstly，thedeploymentproblemisformulate

4、dasanintegerlinearprogrammingprobleminthispaper．Then，therelationshipisanalyzedbetweenhop-countandnetworkperformance．Theanalysissuggeststhathop-countisthemainfactorwhichgreatlyaffectstheperformanceofWSNenergyconsumptionandrealtimedatatransmissionandtheCHdeployme

5、ntshouldenablethehop-countbetweenCHanditsmemberassmallaspossible．Finally，thepaperputsforwardaCHdeploymentstrategybasedonK—meanalgorithm(KMCD)whichcanoptimizethenetworkperformancebystrategicallydeplo-yingafewCHs．SimulationresultsshowthatKMCDcaneficientlyimprovee

6、nergyeficiencyandreal—timepackettransmissioncomparedwiththeexistingmethods．Keywords：wirelesssensornetworks；clustering；locationproblem；K—meanEEACC：6150P无线传感器网络中高能力簇首节点部署问题术刘琳，黄艳，于海斌国家卫星海洋应用中心，北京100081；、苏州市职业大电子信息工程系，江苏苏州215021；l中国科学院沈阳自动化研究所，沈阳110016摘要：分簇对用于环境监测

7、的无线传感器网络具有较好的适应性和节能性，由高能力节点担任簇首可以更好的实现节能并改善网络性能，从而延长网络生命期。当网络规模较大时，高能力簇首节点的部署问题是一类NP．hard问题。本文首先对此问题进行了形式化描述，进而分析了跳数与网络性能之间的关系，总结出跳数是影响网络能耗和报文传输实时性的主要影响因素，簇首的部署应使簇成员和簇首之间的跳数尽可能小。因此提出了一种基于一平均的簇首部署策略(KMCD)，通过有策略的部署少量簇首节点来实现网络性能的最优化。仿真分析表明，与现有算法相比，KMCD算法具有较好的节能性和实

8、时性。关键词：无线传感器网络；分簇；选址问题；一平均中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)07—1023—07无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，限性。一般来讲，传感器节点能力有限，需要多个节WSN)是由具备感知能力的传感器节点通过无线通点协同才能完成特定的复杂任务。尤其是节点由电