一种分布式能量有效的无线传感器网络分簇路由协议
无线传感器网络能量均衡分簇路由协议
无线传感器网络能量均衡分簇路由协议卫琪【摘要】针对LEACH协议存在的3大问题:簇头选举时未考虑节点剩余能量、频繁成簇造成了大量额外能耗以及欠缺对簇间能耗均衡的考虑,提出了能量有效分簇路由协议(LEACH-improved).该协议中,首轮成簇后网络中簇的分布和数量将保持不变,以后每轮各簇的簇头由上一轮簇头结合节点的能量水平来指定,借鉴泛洪算法的思想,在簇间建立多跳路径,使簇头之间通过多跳通信的方式将数据传输至sink.用TOSSIM对新协议进行了仿真实验,结果显示相比LEACH协议,新协议有效地延长了网络的生命周期.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】5页(P86-90)【关键词】无线传感器网络;剩余能量;簇间能耗均衡;TOSSIM【作者】卫琪【作者单位】中北大学电子与计算机科学技术学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP3930 引言无线通信技术和电子技术的发展使得无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)方面的研究受到越来越多的重视。
WSN可实现数据的采集量化、处理融合和传输应用，它是信息技术中的一个新的领域，在人们生产、生活的各个领域都有广阔的应用前景[1-3]。
WSN的一个基本功能就是将监测区域内发生的事件或感知到的数据传送到基站供进一步分析使用，WSN路由协议对这项功能的实现起着至关重要的作用[4]。
通常情况下，传感器节点能量有限且无法补充，因此降低能量损耗、延长网络的生命周期是WSN中设计有效路由算法的核心目标。
WSN的路由协议作为一项关键技术已成为目前研究热点。
本文在对LEACH协议研究的基础上，结合其优点、针对其不足，提出一种基于剩余能量且负载均衡的无线传感器网络能量有效分簇路由协议(LEACH-improved)，可以更好地均衡网络负载，延长网络生存时间。
1 相关工作LEACH ( Low-Energy Adaptive Clustering Hierachy) [5]低功耗自适应分簇路由协议，是最早提出的分簇路由算法。
无线传感器网络分簇路由协议研究
无线传感器网络分簇路由协议研究无线传感器网络是由大量分布在监测区域的无线传感器节点组成的网络，它们可以通过自组织的方式协同工作来完成各种监测、控制和信息传输任务。
无线传感器网络具有自组织、分布式、大规模等特点，是一种新兴的无线通信网络技术，被广泛应用于环境监测、农业、健康监护、军事侦察和智能交通等领域。
在无线传感器网络中，为了实现高效的数据传输和节能的通信机制，需要采用合适的路由协议管理网络中的数据传输和节点通信的方式。
分簇路由协议是无线传感器网络中最常用的路由协议之一，它通过将网络节点分成不同的簇来管理和协调节点之间的通信，以实现网络的高效和稳定运行。
本文将对无线传感器网络分簇路由协议进行研究和探讨，分析其优缺点，并对其未来发展方向进行展望。
无线传感器网络中的节点通过无线通信方式进行数据传输和通信，因此如何有效地组织和管理网络中的节点成为了一个重要的问题。
分簇路由协议是一种解决这一问题的有效手段，它通过将网络节点分成不同的簇来管理和协调节点之间的通信，以实现网络的高效和稳定运行。
分簇路由协议通常由以下几个部分组成：簇首选举、数据传输、能量管理和网络维护等。
1. 簇首选举：在分簇路由协议中，网络节点通常被分成不同的簇，每个簇中会选举一个簇首节点来管理和协调簇内节点的通信。
簇首的选举通常采用一定的算法和策略来确定，以保证网络的高效和稳定运行。
2. 数据传输：分簇路由协议通常会规定簇内节点将采集到的数据传输给所属的簇首节点，由簇首节点进行数据的汇总和传输。
这种方式可以减少节点之间的通信开销，提高数据传输的效率。
3. 能量管理：由于无线传感器网络中的节点通常由电池供电，能量是一个非常宝贵的资源。
分簇路由协议通常会采用一些能量管理的机制，来延长节点的寿命。
4. 网络维护：由于无线传感器网络通常部署在恶劣的环境中，节点可能会受到各种各样的干扰和损坏。
分簇路由协议通常会包含一些网络维护的机制，来保证网络的高可靠性和稳定性。
无线传感器网络分簇路由协议研究
无线传感器网络分簇路由协议研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量分布式无线传感器节点组成的自组织无线网络，它是将传感器节点部署在数百甚至数万个节点的环境中，对环境进行全面感知和监测的一种新型无线网络技术。
分簇路由协议是WSN中最常使用的路由协议之一，它将网络中的节点分为几个簇（cluster），每个簇有一个簇头（cluster head）负责管理和通信。
簇头节点负责收集和聚合簇内节点所采集的数据，并将数据传输给基站节点。
分簇路由协议通过将网络分为几个簇，降低了网络中的通信量，延长了网络的寿命和稳定性。
近年来，对分簇路由协议进行了广泛的研究。
基于能量和距离的分簇路由协议被广泛采用。
该协议以节点的能量消耗和节点之间的距离作为选择簇头的依据，同时考虑到了节点能量的均衡和网络中的通信距离。
在基于能量和距离的分簇路由协议中，首先需要选择合适的簇头节点。
一般采用的方法是通过计算每个节点的能量消耗和节点与基站之间的距离，选择具有最小能量消耗和距离最近的节点作为簇头节点。
然后，簇头节点负责组织和管理簇内的节点，并进行数据的收集和聚合。
簇头节点将聚合后的数据传输给基站节点。
在分簇路由协议中，还需要考虑网络的能量消耗问题。
一般采用的方法是通过轮流选举簇头节点的方式，平衡网络中各个节点的能量消耗。
当一个节点成为簇头节点时，其能量消耗较大，因此需要在一定的时间后将其放弃簇头节点的角色，选择其他节点作为新的簇头节点。
除了基于能量和距离的分簇路由协议外，还有一些其他的分簇路由协议被提出。
基于节点剩余能量的分簇路由协议、基于负载均衡的分簇路由协议等。
这些协议通过不同的方式选择簇头节点，并通过不同的方法来解决网络中的能量消耗和负载均衡的问题。
分簇路由协议是无线传感器网络中常用的路由协议之一，能有效地降低网络中的通信量，延长网络的寿命和稳定性。
随着无线传感器网络的发展，分簇路由协议也在不断的发展和改进，为网络的性能和能源效率提供了更好的支持。
一种基于能量和距离的无线传感器网络分簇路由协议
一种基于能量和距离的无线传感器网络分簇路由协议0引言
无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量具有特定功能的传感器节点通过自组织的无线通信方式，相互传递信息，协同地完成特定功能的智能专用网络。
它综合了传感器、嵌入式计算、通信、分布式信息处理、计算机技术、微电子制造技术，能实时监测、感知和采集所监控区域内的各种信息，并对收集到的信息进行处理后传送给终端用户，在军事、灾难现场、环境监测和医疗救护等领域有广阔的应用前景。
传感器网络一般投放在条件恶劣的环境或者难以涉足的地域中，节点电池的更换或能量的补充几乎是不可能的，所以节能路由协议的设计，对无线传感器网络来说意义十分重大。
目前，提出的WSN路由协议主要有平面路由协议和层次路由协议两类，其中基于簇结构的层次路由协议是当前国内外研究的热点。
无线传感器网络分簇路由协议研究
无线传感器网络分簇路由协议研究无线传感器网络（WSN）是由许多分布在特定区域内的小型传感器节点组成的网络，这些节点可以感知环境信息并将其传输到基站节点。
在WSN中，通常会出现能量消耗不均匀、数据传输距离较远等问题，为了解决这些问题，研究人员提出了分簇路由协议。
分簇路由协议通过将网络节点分成不同的簇，在每个簇内选择一个簇头节点负责数据的传输和汇聚，可以有效减少能量消耗和传输距离，提高网络的性能和可靠性。
分簇路由协议在WSN中具有重要的地位和作用，因此对其进行深入的研究和分析对于改善WSN的性能和可靠性具有重要意义。
本文将重点介绍和分析目前主流的几种分簇路由协议，并对其进行比较和评价，以期为WSN的实际应用和研究提供一定的参考和借鉴。
一、LEACH协议LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一种经典的分簇路由协议，它采用了分簇和动态簇头选择的方式来减少能量消耗。
LEACH协议将网络中的节点随机分成若干个簇，每个簇中都会选择一个簇头节点负责数据的收集和传输，其余节点则成为普通节点。
簇头节点会根据剩余能量和距离基站的远近等因素动态选择，以确保能量消耗均衡和数据传输的可靠性。
LEACH协议的优点是能够有效地降低能量消耗和延长网络的生命周期，同时具有一定的灵活性和适应性。
但是LEACH协议也存在一些问题，比如对于簇头的选择过程中可能会出现不确定性，导致网络的稳定性受到一定影响。
LEACH协议也没有考虑节点的能量消耗速率不同的情况，可能造成部分节点能量消耗过快而导致整个网络的失效。
二、TEEN协议TEEN（Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol）是一种基于事件触发的分簇路由协议，它主要针对网络中的事件感知和数据传输进行优化。
TEEN协议会根据节点感知到的事件来触发数据传输，只有在事件发生时才会进行数据传输，避免不必要的能量消耗和数据传输。
一种基于簇的无线传感器网络能量有效路由协议
分簇 的结构组织 网络 ， 内节点之间采 用 了一 种新 的数据 簇 转发法 。它是一种选择性 泛洪 的路 由方式 ， 通过 类似 于贪 婪算法找 出最小传输成 本路径 ， 头之 间则 通过数据 的多 簇 跳传输实现 。本 文进 行 了仿真 ， 与 Ｌ Ａ Ｈ 协议 进行 了 并 ＥＣ
维普资讯
３ ４
传感器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎ ｌ ｉ ） Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ ａ ｏ ｒ ｅ ｏｅ
２０ ０ ８年 第 ２ ７卷 第 ３期
一
种 基 于 簇 的 无 线 传 感 器 网络 能 量 有 效 路 由协 议
Ａｂｓｒ ｔ： Ｂｅ ａ ｅ ｏ ｈ ｉ ｔｄ ｅ ｒ ｙ， ｏ ｍｕ ｃ ｔｏ ｎ ｃ ｍ ｐ ｔｔｏ ｃ ｐａ ｉｉｙ ｆ ｓ ｎ ｏ ｏ ｅ ａ ｒ ｕｉ ｇ ｔ ａｃ ｃ ｕｓ ｆｔ ｅ ｌｍｉｅ ｎｅｇ ｃ ｍ ｎｉａｉ ｎ ａ ｄ ｏ ｕ ａｉｎ ａ ｂｌｔ ｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｄ ｓ， ｏ ｔｎ
ｐｏ ｃｌ ａｅ ｎｃ ｓ ｒ ｇｉ ｗｒ ｅｓｓｎｏ ｎｔｏｋ（ Ｎ ）ｓｐｏｏｅ ｃｅｓ ｅｅ ｅ ｙｅ ｃ ｎｙａ ｄ ｒｔ ｏ ｂ ｓｄｏ ｌ ｔ ｎ ｉ ｌｓ ｅｓｒ ｅ ｒｓ ＷＳ ｓ ｉ ｒｐｓｄｔ ｉ ｒａｅｔ ｎｒ ｆ ｉ ｃ ｎ ｏ ｕｅ ｉ ｎ ｅ ｗ ｏｎ ｈ ｇ ｉ ｅ
ｔ ａ ｏ ａ ｅ ｔ ｅ ｃ ｒ ｔ ｏ ．ｈ ｒｔ ｃ ｌＣ ｅ ｄ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｏ ｋ ｌ ｅｉ ｙ ５ ０ ％ ． ｈ ｔｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｌ ａ ｈ ｐ ｏｏ １ ｔ ｅ ｐ ｏｏ ｏ ａ ｌ ａ ｏ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆｓ ｎ ｏ ｅｗ ｒ ｉ ｔ ｈ ｃ ｎ ｆ ｍｅ ｂ ０ Ｍｏ ｅ ｖ ｒ ｔｅ ｐ ｔ ｃ ｌ ｎ ｒａ ｅ ｔ ｅ ｂ ｌｎ ｅ ｏ ｎ ｒ ｙ ｄ ｓ ｉａ ｉｎ，ｃ ａ ｉ ｔ ｎ ｅ ｉｂ ｌ ｙ ｏ Ｎ ． ｒ ｏ ｅ ， ｒ ｏ ｏ ｃ ｅ ｈ ａａ ｃ ｆｅ ｅ ｇ ｉｓｐ ｔ ｈ ｏ ｉ ｓ ｏ ｓ ａ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｒ ｌ ｉ ｔ ｆＷＳ ｓ ｌ ｉ ａ ｉ
无线传感网络一种能量有效的分布式数据交换协议
无线传感网络一种能量有效的分布式数据交换协议无线传感网络（Wireless Sensor Networks，WSN）在现代物联网技术应用场景中广泛使用。
但是，这些设备都非常小巧，能源有限，因此，它们需要高效的数据交换协议以最小化能源消耗。
为此，研究人员已经开发出了很多不同的能量有效的分布式数据交换协议，以保证WSN的可靠运行。
下面将介绍一种经典的协议：LEACH。
LEACH全称Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy，是一种分布式协议，利用无线传感器节点的分簇技术来集中处理数据。
该协议结构简单，能量效率高，广泛应用于各种环境监测应用场景。
它将所有传感器节点分为许多不同的簇，每个簇由一个选举出的簇首节点组成。
这些簇首节点负责收集和处理与它们簇中的传感器相关的数据，并将结果传输到主基站上。
LEACH协议执行以下过程：1. 簇首节点选举：LEACH使用轮询方式来选择簇首节点，每个节点有相等的机会被选择。
在每个轮询周期结束前，每个节点在成为簇首节点的机会相等的情况下，通过随机选举方法来决定是否充当簇头。
2. 簇形成：选举出的簇首节点广播其ID以及成为簇的邀请消息，那些收到消息的传感器节点会加入这个簇，并与选中的簇首节点建立通信链接。
3. 数据收集和合并：簇首节点负责在簇内广播同步消息和进行数据分类和聚合，将聚合后的数据发送到主基站上进行后续处理。
同时，簇首节点向单个反应器节点发送控制消息以指示感测器节点在下一个轮询周期内与其建立连接并发送数据。
这将有助于避免有多次轮询周期内有多个节点向簇首节点发送信息而导致通信冲突。
总结来说，LEACH协议有效地在广大无线传感器节点中进行了数据处理和数据簇的排列，大大节约了能源的消耗，提高了整个传感器网络的可靠性和性能表现。
这一有效的协议能更好地为社会服务，例如能够在环境监测等领域发挥重要作用。
leach协议
leach协议协议名称：Leach协议1. 引言Leach协议是一种用于无线传感器网络（WSN）中能量有效的分簇路由协议。
本协议旨在通过将无线传感器节点分为集群（cluster）并选择一个临时的簇首（cluster head）来减少能量消耗，延长整个网络的生命周期。
本协议的目标是提高网络的能量效率、减少能量消耗不均衡以及降低传输延迟。
2. 定义2.1 无线传感器网络（WSN）：由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络，用于收集、处理和传输环境数据。
2.2 集群（Cluster）：由一组相邻的传感器节点组成的子网络，其中一个节点被选为簇首。
2.3 簇首（Cluster Head）：每个集群中被选为临时簇首的节点，负责收集集群内节点的数据并将其传输到基站。
2.4 基站（Base Station）：无线传感器网络中的中心节点，负责接收和处理从簇首传输的数据。
3. 协议流程3.1 集群形成阶段3.1.1 初始化：每个传感器节点根据预先设定的概率p选择是否成为簇首。
概率p可以根据网络规模和能量消耗平衡要求进行调整。
3.1.2 簇首选择：传感器节点根据其剩余能量大小选择成为簇首。
能量越高的节点被选为簇首的概率越大。
3.1.3 集群形成：每个非簇首节点选择距离最近的簇首节点进行关联，形成集群。
3.2 数据传输阶段3.2.1 数据采集：每个传感器节点根据预设周期采集环境数据，并将数据发送给其所属的簇首。
3.2.2 聚合与压缩：簇首节点收集来自其所属节点的数据，并进行聚合与压缩，减少数据量。
3.2.3 数据传输：簇首节点将聚合后的数据传输给基站，可以采用多跳传输或直接传输的方式。
3.3 能量平衡机制3.3.1 簇首轮流：为了避免某些簇首节点能量过早耗尽，每个簇首节点在每一轮中轮流充当簇首的角色。
3.3.2 簇首重新选择：当簇首能量低于一定阈值时，重新选择簇首节点，以平衡能量消耗。
3.3.3 节点睡眠：非簇首节点在完成数据传输后，可以进入睡眠状态以节省能量。