0 引言

    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)是由一定區(qū)域內(nèi)隨機(jī)分布的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織網(wǎng)絡(luò)^[1]。傳感器節(jié)點(diǎn)憑借自組網(wǎng)、自感知等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到軍事、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域^[2]。但由于節(jié)點(diǎn)能量有限,一旦能量耗盡將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不能正常工作甚至失效。因此，能量決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，根據(jù)該特點(diǎn)達(dá)到降低能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容^[3]。

    為了延長(zhǎng)WSN的生命周期，許多學(xué)者提出了網(wǎng)絡(luò)分簇的概念，即節(jié)點(diǎn)集合成群，可以有效減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。基于此概念，Heinzelman等人提出了經(jīng)典分簇路由協(xié)議——低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy, LEACH）。該協(xié)議因其廣泛的適用性以及較好的節(jié)能效果而備受青睞^[4]。該協(xié)議通過簇頭采集簇內(nèi)成員的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給基站，避免了節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站從而消耗過多能量的問題。但簇頭選舉的隨機(jī)性可能造成節(jié)點(diǎn)死亡速度加快，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期減少的情況。文獻(xiàn)[5]針對(duì)此情況提出了LEACH-C協(xié)議，該協(xié)議考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量，優(yōu)化了簇頭的選舉，但每個(gè)節(jié)點(diǎn)要向基站發(fā)送自己的剩余能量，頻繁信息交互會(huì)造成額外的能量損耗。文獻(xiàn)[6]提出了新算法O-LEACH協(xié)議，該協(xié)議在選取簇頭時(shí)僅考慮剩余能量大于初始能量10%的節(jié)點(diǎn)，但沒有考慮其他的影響因素。文獻(xiàn)[7]給出了RED-LEACH協(xié)議，該協(xié)議在選取簇頭時(shí)，不僅僅考慮剩余能量，同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)到基站的遠(yuǎn)近，減少了能量損耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)周期。文獻(xiàn)[8]提出了一種基于節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)剩余能量的簇首節(jié)點(diǎn)選取算法，稱之為I-LEACH協(xié)議，該協(xié)議給出了簇頭選舉公式，每輪中距離區(qū)域中心越遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)和剩余能量越低的節(jié)點(diǎn)被選為簇頭的概率越低，減少了能量消耗并延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生命周期。但是該協(xié)議沒有考慮到簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)并且對(duì)簇頭選舉函數(shù)的修正存在一定問題。

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作者信息：

趙秋月，張玲華

(南京郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，江蘇 南京210023)