低冗余度WSN非均匀分簇算法应用研究-论文.pdf

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1、第4O卷第8期计算机工程2014年8月Vo1．40NO．8ComputerEngineeringAugust2014·物联网专题·文章编号：1000-3428(2014)08-0010~5文献标识码：A中图分类号：TP393低冗余度WSN非均匀分簇算法应用研究陈树，韩进，蒋伟(江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122)摘要：将传统非均匀分簇算法应用于低冗余度的无线传感器网络(WSN)中时，存在传感器节点早衰和簇问多跳通信传输能量开销不均衡的问题。为此，针对低冗余度WSN，提出基于粒子群和最短路由树的非均

2、匀分簇路由算法。利用粒子群算法优化非均匀分簇过程，通过建立最短路由树搜索簇问多跳传输最优路径，实现数据从传感器节点到基站的高效传输。仿真结果表明，相比于EECS和EEUC算法，该算法可有效延长低冗余度WSN的网络生命时间，均衡簇间通信能量消耗。关键词：低冗余度；无线传感器网络；粒子群优化算法；最短路由树；非均匀分簇；网络生命时间ApplicationResearchonUnevenClusteringAlgorithminLow-redundancyWSNCHENShu．HANJin．JIANGWei(Sc

3、hoolofInternetofThingsEngineering，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)【Abstract】Fortheproblemsofnodeprematuredeathandimbalanceoftheenergyconsumptionofclusterheadsinthelow—redundancyWirelessSensorNetwork(WSN)，whichtheexistingclusteringroutingalgorithmcannot

4、solveeffectively，thispaperproposesanewunevenclusterroutingalgorithmbasedonParticleSwarmOptimization(PSO)algorithmandtheShortestRoutingTree(SRT)．ThealgorithmutilizesPSOtOoptimizetheprocessofunevenclustering，andthenestablishestheSRTtosearchtheoptimalmulti—ho

5、ptransmissionpathstorealizeefficientdatatransmissionfromsensornodestobasestation．SimulationresultsdemonstratethattheproposedalgorithmisbetterthanEEUCandEECSalgorithm．Itcaneffectivelysolveunbalancedenergyconsumptionproblemandgreatlyprolongthenetworklifetime

6、cycle．【Keywords】lowredundancy；WirelessSensorNetwork(WSN)；ParticleSwarmOptimization(PSO)algorithm；ShortestRoutingTree(SRT)；unevenclustering；networklifetimeDOI：10．3969／j．issn．1000—3428．2014．08．003须选择基本的路由算法并进行适当地修改，以符合1概述实际应用场景。通过对现有无线传感器网络路由无线传感器网络理论研究模型大都基

7、于高节算法的研究，发现分簇路由协议技术能显著降低数点冗余度的网络，但在很多应用场景中，部署高冗据延迟，提高能量利用率，有效延长网络生命周期．余度的无线传感网络是不现实的。通常用于工业相比之下具有更好的适用性。目前，研究者已就如生产的无线传感网络节点价格比较高，不会有大量何延长无线传感器网络生存时间提出多种分簇路的冗余节点，这就造成了整个网络节点的低冗余由协议。例如，Heinzelman等人提出了经典的低功度。这种低冗余度要求整个系统数据传输的能耗耗自适应分簇协议LEACHt2，设计思想是随机按均匀分布和传感

8、节点之间的能耗均匀，避免出现节“轮”的形式以一定概率周期性的循环选择簇首节点早衰现象。作为传感器网络数据传输路径选择点，即让节点轮流担任簇首，从而将网络中的能量的路由策略对均衡节点能耗负载、节省通信能量、负载平均分配到每个传感器节点，延长网络生存周延长网络生存时间起决定作用¨。但常规的路由期。但此算法是随机选取簇头，难以保证每轮的簇协议不能简单直接地应用到低冗余度的网络中，必头数目一致和簇头在网络中均匀分布，无法