一种基于能量均衡的WSN分簇路由算法

王飞飞，孙志远

(平顶山学院，河南平顶山467000)

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)[1]与传统网络不同，是集数据采集、数据处理、数据传输于一体的复杂系统，它改变了与人自然的交互方式[2]。在WSN中，数据收集是网络应用的基本功能，传感器节点(sensor node)之间相互协作，将其监测到的多种环境信息传送到基站，由于节点一般部署在恶劣或危险的环境中且节点采用能量有限的电池供电，能量难以二次补充，为了延长网络生存时间，在算法设计时研究者应以合理有效利用有限能量为首要目标，因此基于分簇的思想被应用在路由协议中，簇结构的使用可以有效地增加网络的可扩展性，与平面算法相比，可以使网络变得比较灵活，降低承担路由的节点数目，减少能耗。目前已经有许多学者对其进行了深入的研究，目前经典的分簇算法包括LEACH[3]、PEGASIS[4]、HEED[5]、CODA[6]等，与平面路由相比，可以减少节点能耗、延长网络寿命，但同时也各自存在缺陷：LEACH随机选择簇首，没有考虑到节点剩余能量，簇首与基站直接通信;PEGASIS协议中各节点通过贪婪算法成链，簇首为链上的节点之一，一旦簇首死亡则数据无法正常传输;HEED协议在成簇阶段需广播多条信息，增大了能量消耗;CODA需要知道所有节点的位置，扩展性不好。本文在对现有协议研究的基础上提出了一种基于能量均衡的WSN分簇路由算法CRAE(Cluster Routing Algorithm Based Energy Balance)，在该算法中，采用新的簇首竞争机制，簇形成后，簇间采用基于链路质量的多跳路由。仿真结果表明该算法可以延缓节点死亡，有效利用能量。……