專利名稱：一種基于leach協(xié)議的簇頭選舉改進算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于Leach協(xié)議的簇頭選舉改進算法，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由大量體積小、成本低，具有感知、通信和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點構(gòu)成，具有自組織成網(wǎng)和隱蔽性好的特點。WSN節(jié)點使用電池供電，一旦部署， 更換電池很難實現(xiàn)，因此能量受限是WSN的重要特征之一，如何降低網(wǎng)絡(luò)能耗是設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時必需考慮和解決的關(guān)鍵問題，Leach協(xié)議是一種經(jīng)典的分層路由協(xié)議，它的能量利用率較高。但是其全網(wǎng)隨機分配簇首的方式也帶來了一定的能量浪費。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于Leach協(xié)議的簇頭選舉改進算法。本發(fā)明在滿足以下條件的系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上提出定義節(jié)點區(qū)域為F，N個無線傳感器節(jié)點隨機分布，普通節(jié)點大部分時間處于休眠狀態(tài)，并周期性醒來發(fā)送數(shù)據(jù)；簡化的系統(tǒng)模型為1)節(jié)點空間分布等密度且隨機，節(jié)點坐標(biāo)(X，y)可知；2)每個節(jié)點有唯一的ID，具有數(shù)據(jù)融合功能；3)所有節(jié)點同構(gòu)對等，無線傳播范圍相同；4)節(jié)點具有組簇能力；5)保證所有節(jié)點，都在彼此的通信范圍內(nèi)，并都可以和匯聚節(jié)點(sink節(jié)點)通信本發(fā)明是由以下方式實現(xiàn)的一種基于Leach協(xié)議的簇頭選舉改進算法，將原Leach協(xié)議的簇頭選舉算法分為三種簇頭選舉算法全網(wǎng)簇頭選舉、半網(wǎng)簇頭選舉和簇內(nèi)簇頭選舉。首先在Leach改進算法中設(shè)定一個能量閾值，在每個簇周期開始時，判斷現(xiàn)有各簇中是否存在簇平均能量小于此閾值的情況；如果存在，存在這種情況的簇發(fā)起半網(wǎng)簇頭選舉號召，其他簇根據(jù)本簇情況， 決定是否響應(yīng)此號召，所有響應(yīng)此號召的簇，將在下一輪中進行半網(wǎng)簇頭選舉；如果不存在，各個簇頭再判斷自己的剩余能量是否小于本簇的平均能量，如果比平均能量小，則在本簇內(nèi)啟動簇內(nèi)簇頭選舉，否則，不進行任何簇頭選舉；由此可避免每輪都進行全網(wǎng)的簇頭選舉；而每隔定值輪數(shù)，將會強制進行全網(wǎng)選舉，以平衡半網(wǎng)選舉可能導(dǎo)致的不平衡。全網(wǎng)簇頭選舉算法在進行全網(wǎng)簇頭選舉時，使節(jié)點剩余能量大、距離Sink節(jié)點近的節(jié)點優(yōu)先成為簇頭；節(jié)點剩余能量率函數(shù)為Ep(I) = ^P-(1)
E0其中，EJi)代表節(jié)點的當(dāng)前剩余能量；E。代表節(jié)點所在簇的平均能量；
網(wǎng)絡(luò)在部署階段，Sink節(jié)點以較大的功率在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播一個消息，每個傳感器節(jié)點根據(jù)收到信號的強度計算它到Sink節(jié)點的近似距離屯，并將自己的id和Cli發(fā)送給Sink 節(jié)點，使Sink節(jié)點掌握一個含有節(jié)點id號與距離的對照表；距離因子λ定義如下
權(quán)利要求
1. 一種基于Leach協(xié)議的簇頭選舉改進算法，其特征在于，將原Leach協(xié)議的簇頭選舉算法分為三種簇頭選舉算法全網(wǎng)簇頭選舉、半網(wǎng)簇頭選舉和簇內(nèi)簇頭選舉。首先在Leach 改進算法中設(shè)定一個能量閾值，在每個簇周期開始時，判斷現(xiàn)有各簇中是否存在簇平均能量小于此閾值的情況；如果存在，存在這種情況的簇發(fā)起半網(wǎng)簇頭選舉號召，其他簇根據(jù)本簇情況，決定是否響應(yīng)此號召，所有響應(yīng)此號召的簇，將在下一輪中進行半網(wǎng)簇頭選舉；如果不存在，各個簇頭再判斷自己的剩余能量是否小于本簇的平均能量，如果比平均能量小， 則在本簇內(nèi)啟動簇內(nèi)簇頭選舉，否則，不進行任何簇頭選舉；由此可避免每輪都進行全網(wǎng)的簇頭選舉；而每隔定值輪數(shù)，將會強制進行全網(wǎng)選舉，以平衡半網(wǎng)選舉可能導(dǎo)致的不平衡；全網(wǎng)簇頭選舉算法在進行全網(wǎng)簇頭選舉時，使節(jié)點剩余能量大、距離Sink節(jié)點近的節(jié)點優(yōu)先成為簇頭； 節(jié)點剩余能量率函數(shù)為
全文摘要
一種基于Leach協(xié)議的簇頭選舉改進算法，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。目的是減小Leach協(xié)議簇形成過程中的能量消耗。當(dāng)簇頭能量小于該簇剩余能量的平均值時，進行簇內(nèi)選舉，并對簇頭產(chǎn)生的閾值進行優(yōu)化。當(dāng)簇內(nèi)平均能量小于某個閾值時，發(fā)起重選號召，在全網(wǎng)內(nèi)，所有簇對號召進行響應(yīng)，滿足重選條件的簇會加入重選，以達成半網(wǎng)選舉。當(dāng)達到規(guī)定的時間時，進行全網(wǎng)重選。相比Leach，此算法具有更高的能量有效性，可以有效延長網(wǎng)絡(luò)壽命，使節(jié)點能量更加均衡。
文檔編號H04W84/18GK102547904SQ20121004892
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者李天池, 陳曙 申請人:山東大學(xué)