LEACH算法最优数据采集方案.pdf

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1、第４２卷第１期东南大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．１２０１２年１月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｊａｎ．２０１２ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１２．０１．００４ＬＥＡＣＨ算法最优数据采集方案邓夏阳黄杰（东南大学信息科学与工程学院，南京２１００９６）摘要：为了提高无线传感器网络低功耗自适应聚类路由算法（ＬＥＡＣＨ）的能量利用效率，首先建立了该算法的通信模型，得出了在簇形成阶段和数据采集阶段网络节点的能量消耗．其次分析了传感器节点每轮只

2、采集一次数据和每轮采集多次数据这２种不同情况下所消耗的能量．最后通过对比节点在具有相同初始能量条件下采集信息量的差异，理论上推导出了最优化的数据采集方案，使得无线传感器网络节点在能量使用效率上有了较大提高，并通过仿真实验说明了它的可行性和正确性．实验结果表明，与每轮只采集一次数据相比，最优化采集方案能在其基础上提高３３％的能量利用效率．关键词：无线传感器网络；ＬＥＡＣＨ算法；最优数据采集方案中图分类号：ＴＰ３９３文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０５０５（２０１２）０１００２００５Ｏｐｔｉｍａｌｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅａ

3、ｂｏｕｔＬＥＡＣＨＤｅｎｇＸｉａｙａｎｇＨｕａｎｇＪｉｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｌｏｗｅｎｅｒｇｙａｄａｐｔｉｖｅｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｈｉｅｒａｒｃｈｙ（ＬＥＡＣＨ），ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｉｒｓｔｌｙａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｆｏｒｍ

4、ｉｎｇｐｈａｓｅａｎｄｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｐｈａｓｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉ．ｅ．，ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｄａｔａｏｎｅｔｉｍｅｐｅｒｒｏｕｎｄａｎｄｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｄａｔａｓｅｖｅｒａｌｔｉｍｅｓｐｅｒｒｏｕｎｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐｕｔｉｎｇｏｐｔｉｍａｌｔｉｍｅｓｏｆｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔ

5、ｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｏｕｒｓｃｈｅｍｅｉｍｐｒｏｖｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｄａｔａｏｎｅｔｉｍｅｐｅｒｒｏｕｎｄ，ｏｕｒｓｃｈｅｍｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｂｙ３３％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ；ＬＥＡＣＨａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｏｐｔｉｍａｌｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ随着物联网应用的兴起，无线传感器网络面型

6、路由协议和层次型路由协议．在平面型路由协（ＷＳＮ）的研究越来越受到重视．与传统无线网络议中要求网络各节点的功能和物理性能完全一样，不同，由于ＷＳＮ的成本低，其带宽、内存以及能量每个节点都需要具有一定的计算能力、数据采集能等物理资源受到很大的限制，而且ＷＳＮ一般部署力和路由功能．平面型网络的优点是网络中没有特在无人区或敌占区，补充节点的能量将受到制约，殊的节点，网络流量均匀地分散在网络中，路由算因此延长网络的运行时间，提高网络传输效率是法容易实现；缺点是各个相邻节点间需要进行频繁ＷＳＮ的重要研究内容之一，而路由协议设计是该的路由交换，极大地降低

7、了网络的性能，当网络规项研究的关键所在．模增大到一定程度后，仅路由交换就会耗尽网络带ＷＳＮ路由协议按照网络拓扑结构可以分为平宽，因此不适用于大规模网络．而层次型路由协议收稿日期：２０１１０６２１．作者简介：邓夏阳（１９８６—），男，硕士生；黄杰（联系人），男，博士，副教授，ｊｈｕａｎｇ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００７ＡＡ０１Ｚ４３２）、江苏省产学研联合创新基金资助项目（ＢＹ２００９１４９）、信息网络安全公安部重点实验室开放课题资助项目．引文格式：邓夏阳，黄杰．ＬＥＡＣＨ算法最优数据采

8、集方案［Ｊ］．东南大学学报：自然科学版，２０１２，４２（１）：２０２４．［ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１２．０１．００４］第１期邓