分享基于权值的无线传感器网络分簇算法

2013-10-23 11:25 来源:电子信息网 作者:洛小辰

时常会听到网友有这样一个疑问,无线传感器网络协议设计的关键技术到底是什么?小编觉得比较确切的答案应该是延长网络寿命。近年来随着传感器和无线通信技术的进步,无线传感器网络(WSN)技术发展迅猛,进展很快,使我们可以把大量低成本的传感器分布在广阔的区域来监测我们所感兴趣的环境。传感器通过无线网络连接起来形成无线传感器网络(WSN),WSN有一些自身的限制,如:有限的能量供应,有限的计算能力和有限的连接传感器的无线链路的带宽,而且WSN的应用领域也给路由协议带来了一些限制,比如说,WSN可能随意地分布在恶劣的或不可到达的环境中,人为维护十分困难。

网线传感器网络对于行业新手来说,多少有些神秘色彩。那么,无线传感器网络是怎样的呢?首先先要简要的介绍一下无线传感器网络的构成,它由大量传感器节点和一个基站(BS)构成,基站是节点与其它网络通信的出入口,传感器节点监测环境并将收集的数据传给基站。然而,它能量有限,直接将数据传给基站会消耗很多能量(图1)。采用多跳的路由方法也不理想,因为最接近基站的节点会因路由大量收到的数据而很快死亡,从而导致后来到达的数据不能传给基站。其它的路由方法中,PEGASIS中的节点只与邻居节点通信,节点轮流发送融合后的数据给BS,基于蚁群算法的路由在尽量选择最短路径的同时考虑每个节点的能量消耗,以选出更合适的路径。而在本文中,将重点介绍更具有能量有效性的分簇路由算法,它将无线传感器网络分成若干簇,每个簇选举出一个簇头,簇头作为本地基站将簇内节点传给它的数据进行数据融合后再传给基站(图2),因而大大降低了节点消耗的能量,延长了网络寿命。

无线传感器

那么到底什么是分簇路由算法?说到分簇路由算法就要先说直接路由算法,直接路由算法中节点直接将数据传送给基站,这样远离基站的节点会消耗很多的能量而很快死亡,而MTE是它的一个改进,它采用多跳的方法传送数据,每个节点运行建立路由以确定下一跳邻居节点,这个邻居节点是朝BS方向上离它最近的节点(假设每个节点都知道网络中其它节点的位置),数据包通过下一跳邻居节点传送直到到达BS。在MTE这种路由算法中最接近基站的节点会因路由大量传来的数据而很快死亡,而直接通信中是离基站最远的节点最快死亡。

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