基于自适应按需加权的传感器网络分簇算法.docx

25 卷 第11期Vol . 25 No . 112008 25 卷 第11期 Vol . 25 No . 11 2008 年 11 月 M ICRO EL EC TRON ICS COM PU T ER November 2008 基于自适应按需加权的传感器网络分簇算法 蔡 镔 ,陈向东 (西南交通大学 信息科学与技术学院 ,四川 成都 610031) 摘 要 : 基于 L EACH 算法的不确定特性将会导致某些节点过快耗尽电池能量而缩短系统寿命 ,提出了一种基于 自适应按需加权的分簇算法 . 通过设定权值 ,将节点的节点度 ,与邻节点的平均距离以及节点的剩余能量考虑在 内 ,从而保证综合性能最好的节点成为簇头 . 仿真结果表明 ,改进后的算法在网络寿命 、负载平衡程度以及节点充 当簇头的公平性指数上均比 L EACH 算法有了很大提高 ,有利于提高 WSN 的能量利用率 . 关键词 : 无线传感器网络 ;分簇算法 ;L EACH 算法 ;网络生存时间 ;负载平衡程度 中图分类号 : TP393 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 7180 (2008) 11 - 0129 - 04 Cl ustering Algorithm Ba sed on Automatic On2Demand Weighted f or Sensor Net works CA I Bin , CH EN Xiang2do ng ( School of Informatio n Science and Technology , Sout hwest J iaoto ng U niversit y , Chengdu 610031 , China) Abstract : Because t he rando mness of t he L EACH algorit hm may result in faster deat h of so me nodes and shorten of t he system lifetime. A clustering algorit hm based o n auto matic o n2demand weighted was p resented. By set ting weight s which including nodes’degrees , t he distances bet ween nodes and t he lef t energy of nodes , t he best nodes can be chosen cluster headers. Emulatio n result s show t hat t he imp roved algorit hm is much bet ter t han L EACH in lifetime , LB F and HF I , which could imp rove t he energy using rate. Key words : wireless sensor net wor ks ; clustering algorit hm ; L EACH ; lifetime ; load balance factor 算法. 但是 L EACH 算法选择簇头的随机性使它并没 有考虑到网络节点当前的综合能量状态和具体地理 位置信息因而不能有效提高网络的性能. 目前所做的改进主要集中在簇建立阶段 ,将节 点的节点度 ,与邻节点的平均距离以及节点的剩余 能量考虑在内 ,从而保证综合性能最好的节点成为 簇头. 文中提出了一种改进算法 ,称为自适应按需加 权分簇算法 ( AO W - L EACH) . 仿真结果表明 ,改进 后的算法在很大程度上提高了网络性能4 25 . 1 引言 由于无线传感器网络节点数量大 ,网络大多采 用分簇结构 . 分簇的概念主要是对网络中的节点进 行层次划分 ,若干相邻节点构成一个簇 . 每个簇内选 举一个簇首 ( Cluster Header) , 簇首之间的连接构成 上层骨干网 ,所有簇间通信都通过骨干网进行转发 . 在无线自组网 ( Wireless Ad Hoc Net wo r k) 中已经提 出较多的分簇算法用于实施层次路由协议 ,而无线 传感器网络中的分簇算法正处于研究的阶段 . 在现有的一些无线传感器网络分簇算法中1 23 , 低功耗自适应分簇算法 (Low energy adaptive clustering hierarchy ,L EACH) 1 是比较成熟且常用的分层路由 2 系统模型和算法描述 2 . 1 L EACH 算法