异构无线传感器网络分簇路由机制
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平均传输速率为 V (+ ) a为高速率节点传输速 率大 O 1a,
于正常节点传输速率的 比例 部分 。假 设高传输速 率节 点所 占的 比例 为 I, T从能量传输模型 中,我们可以看 出 I
节 点大部分能量消耗在节点发送消息上,而且成 次方
数据 ,保证 了簇 中的通信不 出现冲突 。在簇首节点与 簇 内节 点确 定后 ,进入稳 定阶段 ,簇 内节点则将需要 传输 的数据 ,通过之前分配 的时隙传输到簇首节点 ,
属于 自己的时隙内,成 员节点才可 以向簇首节点发送
2 . 2簇首节点的选择 假设在一个面积 A等于 M* 平方米内随机均匀 M 分布 N个节点,包括两类节点,一类我们称之为正常 节点,并假设在每轮中其平均传输速率 为 V , O 令一类 节点我们称之为高传输速率节点,并假设其在每轮 中
穿了以后分簇路 由机 制的发展 。DC HS分簇 算法 则
是在 I C 协议的基础上 引入 了节点当前的能量与  ̄A H 初始能量来降低网络中低能量节 点成 为簇 首节 点的概
率 ,从而提高 了整个 网络的性能。还有根 据节 点初始
能量异构 ,提 出的 E H 分簇算法L,根据节点初始 EC 5 J
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点在 0到 1之间随机选择 1个数,如 果选择 的数小于 规定阀值 Tn, () 则该节 点就充当为簇 首节 点。Tn的计 () 算如式() 1 所示 。
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高速率节 点成 为簇首节 点的概率与频率 。我们根据整
个网络中节 点传输速 率的不 同,我们将整个 网络分成 两类节点 ,一类传输速 率比较高 的,我们称之为高速 率节点,另外 一类速 率相对较低 的,我们称之为正常
配 到 网 络 中 的 每 个 节 点 ,麻 省 理 工 学 院 的 Wem n
R bnrH i e n等 人提 出了一种低 功耗 的 自适 应 aie e zl n ma
路 由协 引 E C ( o E eg dpie ls r g ,L A H L w-nry at ut i A v C en H eacy i rh )协议 。在 L A H 协议 中,每个传感器 节 r EC 点都有机会充当簇首节点 ,簇首节点的选择主要依据 网络中所需要的簇首节点个数与到 目前为止 每个 节点 已经充当过簇首节点的次数来判定的 。网络中每个 节
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能量的不 同等级, 分别采用不同的门限值来选择簇首。 还有 ME C分簇协 议嘲,在选择簇 首节点时 ,充分考 A 虑 了节点初始 能量与传输速率的不 同。还有采用模糊 逻 辑数 学原 理 ,根 据节 点 的能量 、分布 情况 提 出的
网络 的性 能,因此不太适用于无线传感器网络 。而分 簇路 由机制 ,将整个 网络动态 的分成不 同的簇 ,随机 的选择簇 首节 点,将功耗均衡 的分配到网络 中的每个 节 点,非常适合 于无线 传感器 网络的特征要求 【。在 2 】 目前 的分 簇 路 由机 制 中 ,Mn'的几 位 作 者提 出 的 L A H分簇算法【 EC 3 】 应该是 比较经 典的,该算法几乎贯
传输速 率与频率不 同,有些节点的传输速率快 ,频率
l LA H E C 分簇路 由算法分析
为了提 高整个 网络 的生存 时间,将功耗均衡 的分
高,相对 能量 消耗也快 ,有些节点 的传输速率较慢 , 频率低 ,相对能量消耗也较慢 ,这时采用 L A H 分 EC 簇协议 ,高速 率节 点必将较早死亡 ,从而影响整个 网 络的性能。因此我们应 该根据实 际情况 ,适 当的 降低
C F分簇算法 ,在 同构 网络中,相 比于 L A H算 胍 J E C 法 , H F性能提 高了 2 . C E 27 %。本文也是在Hale Waihona Puke BaiduL A H算 EC
法 的基础上 ,根据节 点传输速率不 同的情况下 ,对其
① 基金项 目: 福建省自然科学基金(0 80 l) 2oJ2 1; 福建省教育厅资助项I( 0 0 1 B 97 )  ̄ J 9 J 00 6 1B 7 收稿时间: l.61; 2 1 .4收到修改稿时r:0 1 70 0 o  ̄2 1. .7 0
充当过簇首节点的集合 。u H 算法通过设置 Tn AC () 值 ,以保证每个 节点在 l , D轮 内都有机会充 当一次簇 首节点 ,从而平衡了节 点的能量消耗 。其中 1 , p轮为
一
() £ k=
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( 3 )
个 回合 。在簇首节点选择完成后 ,簇首节点通过广
播告知整个 网络 自己已经成为簇首节 点,这时网络 中 的非簇首节 点可 以根据接收到 的信号强度来决定 自己 要从属于哪个簇 ,选择信号强度最强 的源节点作为 自 己的簇首节 点,并告知相应 的簇首节 点’ 自己已经成 为簇 内组 员。簇 形成后 ,簇首通过广播方式告知 ,并 为簇 内每一个节点分配 一个 T MA通信时隙 。 D 只有在
R sac n Dee p et研 究开 发 1 9 eerhad vl m n o 0
计 算 机 系 统 应 用
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21 0 2年 第 2 卷 第 2期 1
进行改进与完善 。
扮演 的角色不近相 同,因此它们在接受任务时节点的
关键词 :无线传感器 网络;分簇 路由协议 ;u} C A H;R C D R:性能分析
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距离 。∈f 与 ∈m s p为我们 使用 的天线放大模型决定。
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无 线传 感器 网络 因其 固有 的特 性 与 能量 的有 限 性 ,设计一种节 能高效 的路 由算法迫在眉 睫【。 目前 1 】 关于无线传感器网络的路 由协议大概 可以分为平 面路 由协议与分簇路 由协议 ,平面路 由协议,所有网络节
点的地位是平等 的,拓扑性能差 ,无法均衡整个网络 节点 的功耗 ,容易导致部分节点过早死亡而影响整个
首节 点的时候,充分考虑节 点传输数据率不同, 通过适 当的调整节点成 为簇 首的门限值 ,降低高速率节 点成为
簇首 的概率与频率 ,从而延长了高速率节点的生存时间 。通 过 MA L B软件仿真表明,相比于 L AC TA E H算法 , R C D R算法能够延长高速 率节 点的生存时间,提高了整个 网络 的稳定期 。
Ke r s wi ls e s r ewo k ; l s r g r u i gp o o o ; EAC R y wo d : r e s n o t r s c u ti t r t c lL e s n en o n H; DCR; ef r n ea ay i p ro ma c l ss n
节点。在 L A H 协议 的基础上,我们提 出了一种基 EC
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21节点能量传输模型 .
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于节点传输速率不 同的分簇 路由算法 ,R C D R算法 。 节 点接 收和 发送 消息所 消耗 的能量遵 循 式() 2和 () 3的规律 】 。L为传输信 息的比特数,d为节 点之 间
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2 1 年 第 2 卷 第 2期 02 1
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计 算 机 系 统 应 用
徐世武 ,王
平
( 福建师范大学 医学光 电科学与技术教育部重 点实验室 ,福州 3 0 0 ) 50 7
摘 要: 详细分析 了经典 L A H分簇算法及其优缺点后 , L A H算法 的基础上 , EC 在 E C 针对异构无线传感器 网络 , 即节 点承担 的角色不 同,节点传输数据率不 同的研究背景下,提 出了一种 R C 分簇 路由算法 ,算法在选择簇 ’ D R
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节 点大部分能量消耗在节点发送消息上,而且成 次方
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2 . 2簇首节点的选择 假设在一个面积 A等于 M* 平方米内随机均匀 M 分布 N个节点,包括两类节点,一类我们称之为正常 节点,并假设在每轮中其平均传输速率 为 V , O 令一类 节点我们称之为高传输速率节点,并假设其在每轮 中
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