数事费本与变用
一种WSN中分簇路由算法的改进
范时平潘淑琴罗启涵温鑫
(重庆邮电大学通信软件技术研究所重庆400065)
算法分析
摘要:在无线传感器网络中,基于分筷的路由协议对提高网络的寿命有着重要作用,LEACH是一种应用比较广泛的甚次路由协议。本文提出一种新的基于最优分奠的无线传感器网络分筷路由(LEACH-O)算法,在获的形成过程考虑到节点的集中程度和节点的剩余能量,从而减少传感器节点的能量消耗,优化资源利用率。仿真实表明，与传统的LEACH算法相比,该算法配传感器节点间数据传输提供了高效路由，从而延长网络的生命周期。
关键调：筹头分筹制余能量能量高效路由协议
中图分类号：TP393 1引言
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)12-0125-02
络拓扑变化影响网络寿命。
目前无线传感器网络(WSN)在军事、环境监测、医疗应用、防灾教灾以及工业等领域都有着广泛的应用然面，受技术水平的限制，传感器节点通常采用电池供电，节点电源所能提供的能量十分有限。能量效率已成为无线传感器网络领域研究的重要问题，因此，设计一种高效节能的无线传感器网路由协议具有十分重要的意义，
文献[1]中介绍了各种能量高效的分簇路由协议。LEACHD4是 WSN中最早提出的分簇路由，现有在分簇路由协议大都借鉴了它的思想，文献[5考虑了簇间能耗不均衡的问题，将监测区域划分为两个键域，分镁再分别在两个键域的基础上进行；文献6算法在键头选择过程中纳入节点剩余能量，文献[7]算法考虑到多跳通信比单跳通信更节能，利用非重叠镁区域均勾分布镁头；本文则在对LEACH协议的基础上，提出了一种基于最优分镁的能量高效的无线传感器网络路由协议机制，节约能量并均衡能耗，从面有效延长网络的生命周期。 2LEACH算法及其不足
LEACH是MIT的HeinZelman等人为无线传感器网络设计的低功耗自适应聚类路由算法。其基本思想是将网络划分为不同的簇，引人随机选择簇头和轮换头达到能量消耗均衡。LEACH选取簇头采用了“轮"的方法，其运行分为两个阶段：簇建立阶段和稳定数据通信阶段，在建立阶段，传感器节点选择0和1之闻的随机数，如果小于阔值T(n)，则广播自已是簇头的消息。已当选过簇头的节点则把T(Ⅱ)设置为0.这样该节点不会再次当选为键头。在选举了镁头后，簇头就向网络中的所有节点广播这一消息，通过接收信号的强度，节点选择所要加人的簇并通知该簇头，簇头就产生一个TDMA 定时消息，并且连同本镁中使用的CDMA编码一起发送给该镁中所有节点。在稳定阶段，节点持续采集数据并向簇头传输数据，簇头将该镁节点传来的数据进行融合处理后发送到sink节点。经过一段时间后，整个网络再次进人下二轮的工作周期。
由于LEACH协议采用了动态簇头轮换和分簇思想，使网络能量消耗均勾分布给所有节点，从而有效地延长了网络寿命。但是也同样存在着一些间题：所有节点当选簇头为相同概率，没有考虑节点剩余能量的限制条件，随机选举出来筷头可能导致部分区域簇头
太密集而部分区域
O传感器节点·部节点·族头 ● sink节点
0
图1能量高效的路由
筷头太少，存在镁头分布不均匀的间题，未考虑簇头轮换所带来的转换开销以及轮换周期值为经验值，不符合实际的应用，簇头与汇聚节点通信采用单跳通信，会导致距离汇聚节点较远的簇头较早死亡，从而引起网
基金项目：国家自然科学基金项目(项目批准号：61171190
3LEACH-O算法的描述
针对LEACH协议存在的问题，本文提出了基于最优分簇的路由协议LEACH-O.使得源节点和sink节点之间进行数据传输的能量高效利用，分簇是一个适于无线传感器网进行数据汇聚的方法，其中的簇头作为汇聚节点，将接收到的策成员的数据进行数据汇聚。此外，基于高斯分布的节点部署完成了感知区域的有效覆盖。
3.1网络模型建立
设一个无线传感器网络在二维平面上有N个传感器节点，每个节点具有相同的初始能量，在一个圆形区域内服从高斯分布。节点分布概率密度为
- LEA.CH LEA CH(
5.5. 5.0. 4.5. 4.0 3.5 3.0
2.
0011000I 006 008 002 009 00S 00 00 00 001
Simulation Times (ns)
图2吞吐量随时间的变化
305 300 295 290 28 3286 275 270+
0
10
20
40
LEAC
S
so
Simulation Time (ns)
图3平均能量利用率随时间的变化
作者简介：范时平(1970一),男，重庆，制教授，研究方向：算法设计与分析，无线传感器网络。
罗启涵(1988-)：男(汉),重庆，颈士应届生,主要研究方向：无线传感网络，数据挖摄