無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中異步成簇算法研究.pdf

1、作為全新的信息獲取平臺(tái)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、環(huán)境、醫(yī)療和家居等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的發(fā)展空間，吸引了眾多研究者的目光，并被美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評(píng)論列為21世紀(jì)最有影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)利用無線通信的方式組成的網(wǎng)絡(luò)，它能夠協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)被感知對(duì)象的信息，并將信息以數(shù)據(jù)的形式傳遞到遠(yuǎn)處的觀察者手中。由于用戶大多不便或是難以接觸無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的

2、應(yīng)用環(huán)境，所以傳感器節(jié)點(diǎn)上的能源難以更換，僅依靠自身攜帶的能量維持正常工作。為了盡可能高效的利用有限的能量資源、提高網(wǎng)絡(luò)的存在周期，國內(nèi)外研究學(xué)者提出了一系列不同的路由方法。
　　 在此研究背景下，本文首先分析了國外部分經(jīng)典路由協(xié)議優(yōu)缺點(diǎn)，然后借鑒了國內(nèi)一些分簇算法的優(yōu)秀思想，最終提出了一種局部動(dòng)態(tài)的異步成簇算法ACA（Asynchronous Clustering Algorithm）。
　　 ACA算法是在LEACH

3、協(xié)議的基礎(chǔ)上對(duì)HEED-SM算法的改進(jìn)。該算法具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：
　　 1）簇結(jié)構(gòu)方面。首先，網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)在全局范圍內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)分簇，然后隨著簇頭的動(dòng)態(tài)改變，簇區(qū)域也會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)的變化。這樣既能避免簇頭間距離過近的問題也能保證簇頭盡量分布在簇區(qū)域的中心部分，從而均衡了各簇中節(jié)點(diǎn)的能耗，提高了能量的利用效率。
　　 2）簇頭改選條件。ACA算法在成簇的時(shí)候?yàn)榇仡^改選設(shè)立了一個(gè)能量閾值TE，當(dāng)某簇頭能量小于該閾值時(shí)，該簇方

4、進(jìn)行簇頭改選。一般設(shè)能量閾值TE為簇中剩余能量最多的節(jié)點(diǎn)上的一部分能量，所以不同的簇設(shè)立的能量閾值也各不相同，并且隨著網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，各節(jié)點(diǎn)能量的消耗，該閾值TE會(huì)動(dòng)態(tài)的降低。從而均衡了網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的能量水平，使網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)盡可能同時(shí)死亡。
　　 3）簇頭選擇。當(dāng)舊簇頭發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)行簇頭改選時(shí)，它首先從自己的成員節(jié)點(diǎn)中選擇能量最大的節(jié)點(diǎn)為臨時(shí)簇頭，然后該臨時(shí)簇頭先判斷自己周圍的一定半徑內(nèi)是否存在其它簇頭，如沒有，則廣播聲明為新簇頭；反之