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1、化工自动化及仪表,2010,37(3):77~80检测与仪表ControlandInstrumentsinChemicalIndustry改进的无线传感器网络ACE分簇路由协议谢志强(广东外语艺术职业学院,广州510507)摘要:网络层的路由技术在无线传感器网络体系结构中至关重要,分簇路由具有能量利用高效、数据融合简单、拓扑管理方便等优点,成为当前研究的重点。ACE是一种具有良好反馈机制的自适应分布式成簇算法,可是分簇完成后网络中簇间重叠情况比较严重,通信开销比较大。为此提出一种基于ACE的改进算法,在ACE完成网络分簇后,通过对网络中冗
2、余簇进行合并和未分簇节点进行合并来降低簇间重叠,使网络中的簇拓扑结构更加合理。仿真实验结果表明,改进的算法显著降低簇内重叠区域的大小,能有效降低网络中冗余簇的数量。关键词:无线传感器网络;分簇路由协议;ACE算法;分簇中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1000-3932(2010)03-0077-041引言所有节点必处于以下三种状态中的一种状态:目前提出的WSN路由协议主要有层次路由(1)unclustered状态:节点没有属于任何簇;协议和平面路由协议两类,其中基于簇结构的层(2)clustered状态:节点属于一个或多个簇;[1,2]次路由协
3、议是当前国内外研究的热点。(3)cluster-head状态:节点已成为簇头。LEACH(LowEnergyAdaptiveClusteringHierar-并定义了一个spawningthreshold函数:[3]t-kcIchy)是WSN中最早提出的分簇路由协议。它f(t)=(e1-k)d(1)min2的成簇思想对其后发展出的很多分簇路由协议式中:t时间;cI协议运行的总时间周期;影响很大,例如TEEN(ThresholdSensitiveEnergyd节点的平均估计度;k1和k2被用来决定[4]EfficientSensorNetworkProto
4、col),HEED(Hy-幂函数图的形状。随着时间t的增加,fmin(t)将减小,[5]bridEnergyEfficientDistributedClustering)等。从而降低成簇的阀值,增大成簇的机率,以便使得未当然其中也有很多分簇路由协议是独立开发的,被覆盖的节点较为容易地形成簇。[6]如ACE(AlgorithmforClusterEstablishment),每一轮成簇周期中,各个节点(设节点A)根据LSCP(LightWeightSensingandCommunication[7]状态的不同,执行不同的操作:Protocols)等。ACE是一种具有良好反馈机制(1
5、)若A处在unclustered,它将计算属于它的的自适应分布式成簇算法。它对报文丢失和节忠实追随者的个数,所谓忠实追随者指的是只属于点失效反应迅速,具有良好的健壮性,生成的簇一个簇的节点。若lfmin(t),则A成为一个新的簇能降低簇间通信干扰的概率,能有效减少相互之头,之后产生一个随机数作为簇ID,并广播间的重叠,并且成簇收敛速度与网络规模无[8]RECRUIT消息;A的邻居收到该消息,并加入该新关。但是分簇后簇间重叠情况比较严重,从而簇,这样就实现了簇的生成。网络通信冲突发生的几率将增大,并增加通信开[9,10](2)若A处于cluster-head,则它在整个簇内找销。为此
6、我们提出一种基于ACE的改进算出拥有最多忠实追随者的节点B作为最佳候选簇法,算法在ACE完成分簇后,通过对网络中冗余头。若B=A,则本轮成簇终止,簇结构不发生改簇进行合并和未分簇节点进行合并来降低簇间重叠,使网络中的簇拓扑结构更加合理。仿真实变;若BA,则A向B发出PROMOTE消息,B收到验结果表明,改进的算法显著降低簇内重叠区域后用簇A的ID广播RECRUIT消息,收到该消息的的大小,能有效降低网络中冗余簇的数量。所有节点加入B簇,同时A收到B的RECRUIT消息2ACE协议及其不足之后将广播ABDICATE消息。这样原来A簇的节点ACE是一种具有反馈机制的自适应分布式成如
7、果是B的邻居节点,则从A迁移到了B;不是B的簇算法,包括簇的生成和簇的迁移两个阶段。每个节点独立地执行ACE算法,使用ACE算法成簇时,收稿日期:2010-02-02(修改稿)78化工自动化及仪表第37卷邻居节点,则退出了该簇;簇的迁移由此完成。可以看出在进行完未分簇节点合并过程后,簇间重(3)如果A处于clustered,则它什么都不做,等叠区域明显要低于合并前。待它的下一轮成簇周期的到来。
