负载均衡的异构传感器网络分簇路由算法研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。负载均衡的异构传感器网络分簇路由算法研究　　摘要：有限的能量资源是无线传感器网络广泛应用的主要限制之一。为了最大化整个网络的生存时间，需要优化无线传感器网络中节点的能量消耗。协议使用的无线传感器网络模型包含两种节点：普通节点和能量较高的高级节点。算法中综合考虑了节点当前剩余能量、网络中平均能量、簇头到基站的距离和节点类型等因素，设计了一种适合于异构无线传感器网络路由协议。在该协议中，基站在对应的区域中选择能量更大、

2、更加靠近基站的节点作为簇头来搜集本区域内的信息，簇头节点对本簇内的信息进行融合之后发送至基站节点。实验表明，该算法能够更好地综合网络中能量的负载、提高网络吞吐量和延长网络生存时间。　　关键词：异构网络；无线传感器网络；分簇路由算法　　DOIDOI：/　　中图分类号：TP312　　文献标识码：A文章编号文章编号：1672--0063-04　　0引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到

3、安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　无线传感器网络是由大量传感器节点和一个或者很少的基站通过自组网方式构成的无线网络[1]。这些传感器节点不仅具备传感能力、计算能力，同时还能够实现数据传输功能。然而传感器节点通常由干电池供电，其能源具有应用局限性。研究表明，太阳能和风能等可再生能源可以被应用在WSN中，为传感器节点提供能源[2-3]。然而，这些可再生能源自身的间歇性会引起网络中节点能源供应的不持续性，进而影响WSNs的性能[4]。因此，WSN的研究与部署中，传感器节点的能耗问题仍值得重点关注。　　WSNs根

4、据初始节点的状态是否相同分为同构网和异构网，能量异构是最普遍的网络异构现象，即节点的初始能量不同。早期研究传感器网络主要是针对同构传感器网络，即假定网络中所有节点初始化能量相同且均为同一类型，研究的节点类型比较单一[5]。这种简化忽略了节点间差异可能给网络及其协议带来的影响。而在实际应用中，经常会在传感器群中混合异构节点，比如部分节点没有使用自身携带的电源而是直接使用建筑环境内或者是周围环境中的交流电源或者是其它种类的电源[6]，在野外环境还有可能使用太阳能作为传感器节点的电源。因此，在WSNs中异构性也是路由算法研究中需要考虑的一个重要因素[7]。　　1研究现状　　相比于同构传感器网络，

5、异构传感器网络更贴近现实应用场景，尤其是能量异构的传感器网络路由协议是目前研究的重点课题之一[8]。本文主要介绍几种能量异构的传感器网络分簇路由算法。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　SEP[9]由LEACH[10]算法发展而来，是针对二级能量异构传感器网络提出

6、的路由算法。网络中有两种类型的节点：高级节点和普通节点。SEP基于节点的能量初始值为高级节点和普通节点设置了不同的加权概率，使得高级节点成为簇头的概率更大，这样确保了两种节点的生存时间一致，既保证了负载均衡，又延长了网络的稳定期。但SEP的簇首选择过程依赖随机数，簇首数目波动较大却可以保证均匀。簇首选择未考虑当前剩余能量水平，这些都会影响分簇的效果和网络的性能及生命周期。簇头直接传送数据到基站，这样当簇头远离基站时会消耗大量的能量。DEEC[11]是一种基于LEACH的适用于多级能量异构网络的分布式高能效分簇式路由算法。DEEC的簇首选举概率值综合考虑节点当前的剩余能量和网络当前平均剩余能

7、量，使得簇首的选举能够自适应节点剩余能量的变化，以最大化延长网络的稳定期。每个节点按照其剩余能量的不同将第r为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一