一种基于能量和距离的多级能量异构传感器网络路由算法

上海交通大学学报（自然版） ›› 2014, Vol. 48 ›› Issue (07): 953-958.

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一种基于能量和距离的多级能量异构传感器网络路由算法

张颖，季常刚，李俊甫

(上海海事大学信息工程学院，上海 201306)

收稿日期:2013-07-25 出版日期:2014-07-28 发布日期:2014-07-28
基金资助:
国家自然科学基金项目资助（61273068），上海市自然科学基金项目资助（12ZR1412600），上海市教委科研创新项目资助（13YZ084）

A Routing Algorithm Based on Energy and Distance for Heterogeneous Sensor Networks with Multilevel Energies

ZHANG Ying,JI Changgang,LI Junfu

(College of Information Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China)

Received:2013-07-25 Online:2014-07-28 Published:2014-07-28

摘要/Abstract

摘要：

为了能有效地利用节点能量的异构性,降低网络能耗、延长网络稳定周期，提出了一种同时考虑节点剩余能量和节点至基站距离的多级能量异构无线传感器网络的分簇路由算法.在节点簇间综合考虑簇头剩余能量及其与基站的通信能耗，以选择合适的下一跳路由节点.仿真结果表明，该算法可以有效地均衡网络能量消耗，延长网络稳定周期.该路由算法在维持节点存活个数、降低网络能量消耗及增加网络数据传输吞吐量等指标方面优于几种常见传感器网络路由算法, 表明在综合考虑能量和距离等因素后能够获得比单一考虑能量或者距离的算法更优的运行结果.

关键词: 异构传感器网络, 多级能量, 分簇算法, 能量有效

Abstract:

In order to effectively use the heterogeneity of node energy and reduce the network energy consumption and prolong network stable period, a clustering routing algorithm for heterogeneous sensor networks with multistage energies was proposed, takeing into account the residual energy of nodes and the distance from nodes to the base station synchronously．The residual energy of cluster heads and the energy consumption of communication between the nodes and the base station were considered comprehensively to select the appropriate nexthop route node. Simulation results show that this algorithm can balance network energy consumption efficiently and extend network stability period．This routing algorithm has a better performance than some ordinary algorithms in the indexes of maintaining the number of survival nodes, reducing the network energy consumption and increasing the throughput of data transmission of nodes. It indicates that it can get better computational results when the factors of energy and distance are considered comprehensively rather than only considering one factor: energy or distance.

Key words：

Key words: heterogeneous wireless sensor network, multilevel energies, clustering algorithm, energyefficient

中图分类号:

TP 393

张颖，季常刚，李俊甫. 一种基于能量和距离的多级能量异构传感器网络路由算法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(07): 953-958.

ZHANG Ying,JI Changgang,LI Junfu. A Routing Algorithm Based on Energy and Distance for Heterogeneous Sensor Networks with Multilevel Energies[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2014, 48(07): 953-958.

参考文献

［1］Akyildiz I F, Su W L, Sankarasubramaniam Y, et al. A survey on sensor networks［J］.

IEEE Communication Magazine, 2008,10(8):102114.

［2］李建中，李金宝，石胜飞.传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展［J］. 软件学报, 2003, 14(10): 17171727.

LI Jianzhong， LI Jinbao，SHI Shengfei. Concepts, Issues and advance of sensor networks and data management of sensor networks［J］. Journal of Software,2003,14(10):17171727.

［3］Karalar T C，Yamashita S，Sheets M. et al．A low power localization architecture and system for wireless sensor networks［C］∥IEEE Workshop on Signal Processing Systems. 2004 SIPS, Austin: IEEE, 2004：8994.

［4］Heinzelman W R, Chandrakasan A, Balakrishman H. EnergyEfficient communication protocol for wireless microsensor networks［C］∥Proceedings of the 33rd Hawaii International Conference on System Science. Hawaii: IEEE, 2000： 30053014.

［5］Heinzelman W R, Chandrakasan A, Balakrishnan H. An application specific protocol architecture for wireless microsensor networks［J］. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2002,1(4): 660670.

［6］Lindsey S, Raghavendra C. PEGASIS: Power efficient gathering in sensor information systems［C］∥IEEE Aerospace Conference Proceedings. Los Angeles: IEEE, 2002：11251130.

［7］Younis O, Fahmy S. HEED: A hybrid, energyefficient, distributed clustering approach for Ad Hoc sensor networks［J］. IEEE Trans on Mobile Computing, 2004,3(4): 660669.

［8］Estrin D, Govindan R, Heidemann J, et al. Next century challenges: Scalable coordination in sensor networks［C］∥Kodesh H, ed. Proc of the ACM/IEEE MobiCom’99. New York: ACM Press, 1999: 263270.

［9］Smaragdakis G, Matta I, Bestavros A. SEP:A stable election protocol for clustered heterogeneous wireless sensor networks［C］∥Proceedings of International Workshop on SANPA. Massachusetts, USA,2004:111.

［10］卿利, 朱清新, 王明文. 异构传感器网络的分布式能量有效成簇算法［J］. 软件学报, 2006, 17(3): 481489.

QING Li， ZHU Qingxin，WANG Mingwen. A distributed energyefficient clustering algorithm for heterogeneous wireless sensor networks［J］. Journal of Software, 2006, 17(3): 481489.

［11］吴保强，张霓，邹涛，等. 多级异构传感器网络距离和能量有效分簇算法［J］. 机电工程，2010, 27(7): 5760.

WU Baoqiang，ZHANG Ni，ZOU Tao, et al. Clustering algorithm based on distance and energyefficient for multilevel heterogeneous wireless sensor networks ［J］. Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2010, 27(7): 5760.

［12］邓瀚林, 李磊, 黄河清, 等.无线传感网簇头轮换能耗分析与改进策略［J］.上海交通大学学报，2011，45（3）：317320.

DENG Hanlin, LI Lei, HUANG Heqing，et al. Energy consumption analysis and improvement strategy for clusterhead rotation in wireless sensor networks［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2011, 45(3): 317320.

［13］张瑞华，贾智平，程合友. 基于非均匀分簇和最小能耗的无线传感网络路由算法［J］. 上海交通大学学报, 2012, 46(11):17741778.

ZHANG Ruihua, JIA Zhiping, CHENG Heyou. The routing algorithm for WSNs based on unequal clustering and minimum energy consumption［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2012, 46(11):17741778.

[1]	杨鹏1,2，经尚琪1,3，闫俊杰1,3，杨志刚4. 防御诽谤攻击的间断连接无线网络数据转发机制[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2018, 52(7): 808-815.
[2]	张颖，乔运龙,张海洋. 基于虚拟力和果蝇优化算法混合控制水声传感器网络部署策略[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2017, 51(6): 715-721.
[3]	杨斌，陆余良，杨国正，朱凯龙. 一种基于虚拟力导向和细胞分化的免疫网络分类算法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2017, 51(1): 98-.
[4]	文志诚1,2，陈志刚1，邓晓衡1，刘安丰1. 基于多源多层次信息融合的网络安全态势感知方法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(08): 1144-1152.
[5]	许波，闵华清，肖芳雄. 蚁群算法求解离散最小约束去除问题[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(03): 383-386.
[6]	王鑫1，贾庆轩1，高欣1，陈钢1，赵兵2. 基于位图构建的RFID自适应N树防碰撞算法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(02): 150-157.
[7]	张柯丽1,李忠献1,2,杨义先1. 一种识别和追踪恶意匿名评价者的信任模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(07): 899-906.
[8]	陈剑洪1,2，单劲松1，杨荣根1，龚乐君1，陈克非2，于坤1,陈礼青1，孙成富1. 标准模型下基于身份的门限密钥隔离签名[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(08): 1239-1245.
[9]	谢婧, 刘功申, 苏波, 孟魁. 社交网络中的用户转发行为预测[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(04): 583-588.
[10]	刘晨燕1, 2, 潘理1, 2, 訾小超2. 基于二进制序列集合的策略合成代数框架[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(04): 579-583.
[11]	乔寓然, 伍楠, 杨乾明, 文梅, 张春元. 片上网络中基于拓扑排序的死锁检测与恢复方法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(01): 92-97.
[12]	陈桂茸1, 2, 蔡皖东1, 徐会杰1, 晏沛湘3, 王剑平1. 网络舆论演化的高影响力优先有限信任模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(01): 155-160.
[13]	方明1, 陈松乔1, 王克非2. 基于非对称交叉开关的高阶路由器设计[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(01): 138-143.
[14]	周桂寅, 何晨, 蒋铃鸽. 认知无线传感器网络中基于网络特性的单天线媒体接入控制协议[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(11): 1729-1735.
[15]	肖榕, 蒋铃鸽, 何晨. 一种无线传感器网络中基于信道可靠性的多信道MAC协议 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(09): 1382-1386.

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