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无线传感器网络中lech协议的分析 随着计算机网络技术、无线通信技术和电子技术的快速发展，无线传感器网络在世界范围内引起了越来越多的关注。在无线传感器网络中,传感器节点由电池供电,大量传感器节点通过飞机空中投放,人工布设等方式,部署在感知对象内部或者附近。这些节点通过自组织的方式构成无线网络,以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖范围内特定的信息。由于传感器节点的电源能量、计算能力和通信能力都非常有限,所以节能路由协议的设计,对无线传感器网络来说非常重要。 许多节能的路由算法都是基于LEACH协议的基础上进行设计的:LEACH-C算法是集中式的簇首产生算法。每轮开始时各个节点把自身位置和当前能量报告给基站,能量高于平均值的节点成为候选入簇首,然后采用模拟退火算法从候选节点中选出数量合适且位置最优的节点成为簇首,最后基站把分簇结果广播给每个节点。LEACH-C算法每轮选出的簇首数量稳定且分布均匀,但它需要网络的全局信息,可扩展性差。HeeD协议主要根据主、次两个参数,通过将能耗平均分布到整个网络来延长网络生存时间。其中簇首选择的主参数依赖于剩余能量,用于随机选取出簇首集合,具有较多剩余能量的节点将有较大的概率成为簇首;次参数依赖于簇内通信代价,用于确定落在多个簇范围内的节点最终属于哪个簇,以及平衡簇首间的负载。HeeD协议主要改进之处是在簇首的选择中考虑了节点的剩余能量,并以主次关系引入了多个约束条件。HeeD协议分簇更快,能产生分布更加均匀的簇首、更合理的网络拓扑。 本文提出的算法结合节点的剩余能量和阀值来选择簇首,在成簇时通过控制簇内成员数来节约簇首的能量消耗,能很好地平衡全网节点的能量,延长网络的生存时间。 1 2.典型的集群协议分析 1.1 letch协议的主要内容 LEACH协议是一个典型的自适应分簇协议,它采用“轮”的概念,每轮分为簇的建立和数据传输两个阶段。簇的建立阶段:每个传感节点随机选择一个0～1之间的值,如果小于给定的阈值T(n),则选择为簇首。T(n)的计算方法如下: T(n)={P1?P×[rmod(1/P)],n∈G0,n?G(1)Τ(n)={Ρ1-Ρ×[rmod(1/Ρ)],n∈G0,n?G(1) 其中:P为节点中成为簇头的百分数,r是当前的轮数,G是在过去的1/P轮没有被选择为簇头节点的集合,mod是求模运算符。一旦簇首被选定,它们便向周围节点广播这一信息,非簇首节点依据接收信号的强弱来选择它所要加入的簇,并通知相应的簇首节点,完成簇的建立。数据传输阶段:节点周期性的采集监测数据,基于时分复用(TDMA)的方式发送给簇首,簇首在进行必要的数据聚集和融合之后,将处理过的数据发送到基站。数据传输持续一段时间后,整个网络进入下一轮,不断循环。 LEACH协议使用了分布式算法,使得任务被分散到每个传感器节点上,有效地减少了每个节点的负载,延长了传感器网络的生存时间。但LEACH协议还存在以下缺点:①每一轮都进行一次簇重组,带来了大量的开销。②根据公式(1)的簇首选举策略选取簇首,可能造成簇首分布不均,簇内成员个数差异较大,使得各簇首负载不均衡,造成个别簇首较早死亡。③簇内的节点都直接与簇首通信,增加了簇首的能量消耗。④簇首也采用单跳的方式直接和基站通信,当网络规模很大时,通信的范围也很大,对于能量受限的传感器网络节点来说,加速了节点的能量消耗,降低了网络的生存时间。 1.2 数据传输机制 PEGASIS协议通过贪心算法把传感节点组织成一条链,节点只与距离它最近的邻居节点通信,并且每轮中只选一个节点作为领导节点与基站通信。当领导节点选定后,就采用令牌控制机制进行数据传输。首先将令牌传递给链两端的端节点,端节点向链中的邻节点发送数据,邻节点将自己的数据和接收到的数据进行数据融合处理,然后将融合后的数据再发送到下一个节点,最终由领导节点融合两边的数据并发送给基站。 与LEACH协议相比,PEGASIS协议中的节点平均通信距离较短,也没有簇的重构开销,通过数据融合减少了发送次数,而且每一轮只有一个领导节点与基站通信,降低了能耗。但所有的传感节点形成一条链,离领导节点较远的节点在数据传输过程中会引起较大的延迟。 2 wob合同 2.1 打造多节点质网 在LEACH协议的基础上,针对LEACH协议存在的缺点,结合PEGASIS协议优点,本文从簇首选择、簇的形成、簇间路由等方面进行了综合改进。基本思想乃网络运行时间仍以轮为基本单位进行分割,每轮进行簇首选择和数据传输,每隔N轮为一个周期对全网进行一次簇重组;在选择簇首时,首先计算出最优簇头数,并根据网络面积确定每个簇头间的最短距离,然后结合能量因素和改进后的阀值确定初始簇首;在建簇时,每个簇由簇首控制簇内节点数,使其在最优值,并且簇内节点利用贪心算法成链;簇首间通过建立的