无线传感器网络的能量均衡路由算法
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第３ ６卷 第 １ 期
Ｖ Ｌ３６ ｏ Ｎｏ１ ．
计
算
机
工
ຫໍສະໝຸດ Baidu程
２１ ００年 １月
Ｊ ｕａ ｙ ０ ０ ａｎ ｒ ２ １
Ｃ ｏ ｐ ｅ ｎ ｎｅ ｒｎｇ ｍ ｕｔ ｒＥ ｇｉ ｅ ｉ
・网络 与： 通信 ・
文章编号：ｌ ｏ＿４８ ００ ｌ ０３—ｏ 文献 ０ ＿３２（ １） — １ ＿２ ０ ２ ０＿ ４ 标识码： Ａ
比较 ：
（） 果 ＞ｈ一１ “ 么 都 不 做 。 １ 如 ｕ ， 什
文 献［］ １提出高弹性能量有效多路径路 由（ Ｅ ＭＲ ，构 ＨＲ Ｅ ）
造并 维护少数几条备份路径 ，主路径 失效 后，可 以从备份路 径 中选择一条 替代 ，但该协议在发现和维护多条路径方面开 销很 大。文献［］ 出负载平衡 多路径路 由（Ｂ Ｒ ，依赖传 ２提 Ｌ ＭＰ ） 感器节点 的地 理位置 生成从源节点 到汇聚节点（ｉｋ的多条 ｓ ） ｎ
在无线传感器 网络 中，节点能量有限且一般没有能量补 充。 保持每个节点 的能耗均衡对避免网络失效具有重要意义 。 多路径路 由在路 由过程 中可以选择不同的路径 ，能够平衡节 点能量 的消耗 ，成为无线传感器 网络路由研究 的热点 。
的到 ｓ ｋ的最小跳数。初始 时，ｓ ｋ设置为 ｈ＝０，其他节 ｉ ｎ ｉ ｎ ｓ 点 的 为无穷大。ｓ ｋ向网络广播带 的路由创建消息 。 ｉ ｎ 节点 “从 ｖ 收到一 个路 由创 建消息 后 ，取 出 ｈ 接 进行 以下
最 小跳 数 分 层 的 网络 ，利 用 节 点 直 接 传 输 和 逐 跳转 发 相结 合 的混 合 传 输 策 略 ，在 多 跳 传 输 时 ，使 用 改 进 的基 于 多 路 径 路 由的 最 大 能 量路 径
算法。仿 真结果表 明，该算法能有效延长 网络 的生存时 间。
关键词 ：无线传 感器 网络；能量均衡 ；网络寿命 ；多路径路 由
［ ｙｗｏｄ ｌＷｉ ｌｓ Ｓ ｎｏ ｔ ｏｋ （ Ｓ ）ｅ ｅｇ ａ ｎｅ ｌｎ ｅ ｉ ｆ ｅｗｏｋ ； ｌ—ａｈｒｕｉｇ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｅｓ ｅ ｓｒ ｗ ｒｓ Ｎｓ；ｎ ｒｙｂ ｌ ｅ；ｏ ｇ ｖｔ ｏ ｎｔ ｒｓ ｍｕｔｐ ｔ ｔ ｅ Ｎｅ Ｗ ａ ｙ ｉ ｏ ｎ
１ 概 述
中圈分类号： Ｐ９ Ｔ ３３
无 线传 感 器 网络 的能 量均 衡 路 由算 法
张海 洋 ，曾凡仔 ，罗 娟 ，李仁 发
（ 湖南大学计算机与通信学院 ，长沙 ４ ０ １ ） １ ０ ２
摘
要： 针对大部分无线传感器网络路 由协议只能实现局部能量均衡 的问题 ，提出一种改进 的能量均衡路 由算法 ，把传感器网络构建成按
Ｅｎｅ ｇ ｌ ｎｃ ｕ ｉ ｇ ｒｔ ｒ ｙ Ｂａ ａ ｅＲｏ ｔｎｇＡｌ ｏ ｉｈｍ ｏ ｉ ｅｅ ｓＳｅ ｓ ｒＮｅ ｗｏ ｋｓ ｆ ｒＷ ｒ ｌ ｓ ｎ ｏ ｔ ｒ
ＺＨ Ａ ＮＧ ａｉｙａ ，ＺＥＮＧ ｎ— ｉ ＬＵ Ｏ ａｎ， Ｈ — ｎｇ Ｆａ ｚ ， Ｊｕ ＬＩＲｅｎ ｆ －ａ
（） ２如果 ｈ ＝ 一１ “ ｖ ｖ ， 把 加入到它的路 由表中。 （）１ 矗 ＜ｈ一 ， “ ３￣果 ， １ １ 清空路 由表中已有 内容 ，并将 ｖ加
入 路 由表 中 。然 后 ， 设 置 ＝ ＋ ，重 新 广 播 带 的 路 由 １ 创建消息。
路径 ，数据通信均匀分布于不 同路径 ，以达到节点 问的负载
ｅ ｅ ｇ ａ ａ ｃ ｏ ｔ ｌ ｏ ｉ ｍ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ． ｔｃ ｎ ｔｕ ｔ ａ ｒ ｄ ｎ ｔ ｒ ｎｉ ｕ ｈ ｐ ｃ ｕ ｔ ａ ｄ ｕ ｅ ｉ ｅ ｒ ｎ ｍｉ ｓｏ ｄ ｅ ｕ ｔ ｇ ｎ ｒ ｙ ｂ ｌｎ ｅｒ ｕ ｉ ａ ｇ ｒｔ ｎｇ ｈ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｉ ｏ ｓｒ ｃ ｓａ ｌｙｅ ｅ ｅ ｗｏ ｋ ｂｙ ｍｉ ｍ ｍ ｏ ｏ ｎ ， ｎ ｓ ｓａｍ ｘ ｄ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｍｏ ｅｒ ｓ ｌ ｎ ｉ ｆ ｏ ｈ ｐ ｂ — ｏ ｏ ｗａ ｄ ｎ ｏ ｂ ｎ ｄ ｗｉｈ ｄ ｒ ｃ ｏ ａ ｄ ｎ Ｉ ｐ— ｙ ｈｏ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ．ｉ ｕ ｅ ｈ ｄ ｆｅ ｌ — ａ ｈ ｒ ｕ ｉ ｇ ｓ ｈ ｍ ｅｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ｍ ｏ — ｙ ｈ ｐ ｆ ｒ ｒ ｉ ｇ ｃ ｍ ｉ ｅ ｔ ｉｅ ｔ ｒ ｒ ｉ ｇ． ｎ ｈｏ ｂ — ｐ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｓ ｓｔ ｅ ｍｏ ｉ ｄ ｍｕ ｔ ｐ ｔ ｏ ｔ ｃ ｅ ａ ｅ ｎ ｆｗ ｉ ｉ ｎ
平衡 ，该算法 的性能依赖于 ２个参数 的选取 ，但较难合适地 选取 。文献［］ 出能量感 知路 由（ Ａ ） ３提 Ｅ Ｒ ，通过一定 的概率选 择和维护多条路径来均衡 网络能量的消耗 ，但该机制没有考 虑对距离（ 跳数） 的优 化 ，且需周期性地实施洪泛查询来进行 路 由维护 ，增加协议开销 。文献［］ 出一个基于多路径路 由 ４提 的最大容量路 由机￥ （ Ｐ ， ］ １ＭＣ ） 选择能量最大的路径进行路 由， 能较好地 实现 局部 区域 的能量均衡 问题 ，但未解决 ｓ ｋ附近 ｉ ｎ 区域能量消耗热点 问题 ，且该算法在路 由维护时每 次选择 的
（ｃ ｏ ｌ ｆ ｏ ｕｅ ｄＣ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｈｕ ａ ｉｅｓ ｙＣｈｎ ｓａ４ ０ １） Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｃ ｍｐ ｔｒ ｎ ｏ ａ ｎｃｔ ， ｎ ｎＵｎｖ ｒｉ， ａｇｈ １０ ２ ｏ ｔ
［ ｓｒ ｃ］Ｍｏｔ ｕｒｎ ｒｔｃ ｌｊｓ ａｈｅ ｅ ｈ ｃｌ ｎｒｙｂ ｌｎｅｏ ｉ ｌｓ Ｓｎｏ ｔ ｒｓＷ Ｓ ）Ｔ ｏｖ ｉ ｐｏ ｌ ａ ｄｆ ｄ Ａｂ ｔａｔ ｓ ｃｒｅｔ ｏｏｏｓｕｔ ｃ ｉｖ ｅｌ ａ ｅｇ ａａ ｃ ｆ ｒ ｅｓ ｅｓｒ ｗｏｋ （ Ｎｓ． ｏｓｌｅｔ ｓ ｒｂｅ ｉｅ ｐ ｔ ｏ ｅ Ｗ ｅ Ｎｅ ｈ ｍ， ｍｏ ｉ
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在无线传感器 网络 中，节点能量有限且一般没有能量补 充。 保持每个节点 的能耗均衡对避免网络失效具有重要意义 。 多路径路 由在路 由过程 中可以选择不同的路径 ，能够平衡节 点能量 的消耗 ，成为无线传感器 网络路由研究 的热点 。
的到 ｓ ｋ的最小跳数。初始 时，ｓ ｋ设置为 ｈ＝０，其他节 ｉ ｎ ｉ ｎ ｓ 点 的 为无穷大。ｓ ｋ向网络广播带 的路由创建消息 。 ｉ ｎ 节点 “从 ｖ 收到一 个路 由创 建消息 后 ，取 出 ｈ 接 进行 以下
最 小跳 数 分 层 的 网络 ，利 用 节 点 直 接 传 输 和 逐 跳转 发 相结 合 的混 合 传 输 策 略 ，在 多 跳 传 输 时 ，使 用 改 进 的基 于 多 路 径 路 由的 最 大 能 量路 径
算法。仿 真结果表 明，该算法能有效延长 网络 的生存时 间。
关键词 ：无线传 感器 网络；能量均衡 ；网络寿命 ；多路径路 由
［ ｙｗｏｄ ｌＷｉ ｌｓ Ｓ ｎｏ ｔ ｏｋ （ Ｓ ）ｅ ｅｇ ａ ｎｅ ｌｎ ｅ ｉ ｆ ｅｗｏｋ ； ｌ—ａｈｒｕｉｇ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｅｓ ｅ ｓｒ ｗ ｒｓ Ｎｓ；ｎ ｒｙｂ ｌ ｅ；ｏ ｇ ｖｔ ｏ ｎｔ ｒｓ ｍｕｔｐ ｔ ｔ ｅ Ｎｅ Ｗ ａ ｙ ｉ ｏ ｎ
１ 概 述
中圈分类号： Ｐ９ Ｔ ３３
无 线传 感 器 网络 的能 量均 衡 路 由算 法
张海 洋 ，曾凡仔 ，罗 娟 ，李仁 发
（ 湖南大学计算机与通信学院 ，长沙 ４ ０ １ ） １ ０ ２
摘
要： 针对大部分无线传感器网络路 由协议只能实现局部能量均衡 的问题 ，提出一种改进 的能量均衡路 由算法 ，把传感器网络构建成按
Ｅｎｅ ｇ ｌ ｎｃ ｕ ｉ ｇ ｒｔ ｒ ｙ Ｂａ ａ ｅＲｏ ｔｎｇＡｌ ｏ ｉｈｍ ｏ ｉ ｅｅ ｓＳｅ ｓ ｒＮｅ ｗｏ ｋｓ ｆ ｒＷ ｒ ｌ ｓ ｎ ｏ ｔ ｒ
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路径 ，数据通信均匀分布于不 同路径 ，以达到节点 问的负载
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ｍａ ｉ ｍ ｎ ｒ ｙ ｐ ｔ ． ｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｅ ｌ ｅ ｉ ｆ ｈ ｅｗ ｏ ｋ ｓｐ ｏｌ ｎ ｅ ｆ ｃ ｅ ｔｙ ｘ ｍｕ ｅ ｅ ｇ ａ ｈ Ｓｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ｉ ｔｍｅ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｓｉ ｒ ｏ ｇ ｄ ｅ ｏ ｓ ｈ ｆ ｉ ｉｎ ｌ ．