能耗均衡的自组织无线传感器网络分簇算法

2012年03月27日17:15:35 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：传感器

张　淳，费树岷
东南大学自动化学院，江苏南京

摘　　　要：为了节省无线传感器网络消耗的能量，延长各个传感器节点的生命周期，提出了一种能量均衡的自组织分簇算法。采用二次分簇的方法，在初次分簇的基础上，通过理论推导得出二次分簇需要满足的条件，满足条件的各簇进行二次合并，避免了各簇成员过少或过多的情况，；为了选择合适的节点做簇首，且避免一部分节点长时间当簇首能量消耗过快和每次更换簇首都要广播通知其余节点的情况，根据节点到簇内其他节点的平均距离和到中心处理节点的距离，判断节点作为簇首的优先级，按照优先级由高到低的顺序，簇内各节点自动轮换当簇首。仿真证明，和ＬＥＡＣＨ算法、ＤＨＡＣ算法相比，本算法使得各节点能耗均衡，即延长了各节点的生命周期，适用于传感器节点任意分布的环境监测、战场监测领域，能够延长网络的生命周期。

关　键　词：无线传感器网络；分簇；自组织；能量均衡

１　引　言
无线传感器网络（ＷＳＮ）是一种无基础设施的网络，一组传感器协作感知、采集和处理网络覆盖地理区域中感知对象的信息，并对这些数据进行处理，较终将这些信息传送到需要的用户。传感器节点主要由电池供电。由于传感器经常被播撒在恶劣、复杂的环境中，所以电池不易更换，当电量耗尽时，传感器的生命周期便结束。因此能耗是传感器网络设计中需要考虑的主要因素之一，设计一种节能的路由算法对于提高传感器的能量利用效率、延长网络生命周期具有重要意义。近年来，出现了不少节能分簇路由算法。ＬＥＡＣＨ算法［１］采用随机选择簇首的方法，但是随机选出的簇首节点并不一定是较适合当簇首的节点；ＨＥＥＤ算法［２］优化簇首节点的选择，但是节点发送的信息量也随之增加，增加了能耗［３］；ＬＥＡＣＨＣ算法［４］中，ｓｉｎｋ根据接收到的各个节点的信息决定簇的构建和簇首的选择，但是不适用于ｓｉｎｋ的位置距离网络较远的情况；ＮＥＣＨＳ算法［５］采用模糊逻辑法选择适合做簇首的节点，但是得到的结果并不精确；ＤＨＡＣ算法［６］执行时计算量太大，且簇首选择不够合理。基于以上算法存在的不足，本文提出了一种能量均衡的自组织分簇算法（ＳＯＣＡ）。通过仿真比较，证明本算法和ＬＥＡＣＨ算法、ＤＨＡＣ算法相比，可以延长各个传感器的寿命，从而延长网络的生命周期。

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能耗均衡的自组织无线传感器网络分簇算法

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