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无线传感器网络分簇路由协议
沈波,张世永,钟亦平
复旦大学计算机与信息技术系,上海

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摘要: 在无线传感器网络体系结构中,、能量利用
高效、数据融合简单等优点,,着重从簇头
的产生、簇的形成和簇的路由角度系统地描述了当前典型的分簇路由算法,并比较和分析了这些算法的特点和
,指出分簇路由算法未来的研究重点.
关键词: 无线传感器网络;分簇路由协议;簇;簇头
中图法分类号: 文献标识码:
作为一种新的信息获取方式和处理模式,无线传感器网络,简称⋯目前已成为
国内外备受关注的研究热点.
作为一种典型的普适计算应用,通过大量部署在监测区域内的传感器节点,采集
网络覆盖区域内感知对象的信息,通过多跳的无线通信方式,将收集、处理后的信息提供给终端用户. 不需
要固定的网络支持,具有快速展开、抗毁性强等特点,可广泛应用于军事侦察、环境监测、医疗监护、农业养
殖和其他商业领域,以及空间探索和灾难抢险等特殊领域.
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沈波等:无线传感器网络分簇路由协议
分簇路由协议概述
在体系结构中,,
许多路由协议被提了出来,从网络拓扑结构的角度我们可以大体把它们分为两类:平面路由协议和分簇路由
协议.
在平面路由协议中,所有网络节点的地位是平等的,
,目的节点向监测区域的节点发出查询命令,监测区域内的
节点收到查询命令后,、易扩展,无须进行任何结构维护工作,
所有网络节点的地位平等,不易产生瓶颈效应,因此具有较好的健壮性,典型的平面路由算法有
,【,⋯,
】:网络中无管理节点,缺乏对通信资源的优化管理,自组织协同工作算法
【,
在分簇路由协议中,,
个簇头和多个簇内成员组成,低一级网络的簇头是高一级网络中的簇内成员,由最
.
. —
图分簇路由协议拓扑结构
在分簇的拓扑管理机制下,,根据一定的机
制算法选取某个节点作为簇头,用于管理或控制整个簇内成员节点,协调成员节点之间的工作,负责簇内信息的
收集和数据的融合处理以及簇间转发.
分簇路由机制具有以下几个优点】:
成员节点大部分时间可以关闭通信模块,由簇头构成一个更上一层的连通网络来负责数据的长距离路
,也在很大程度上节省了网络能量:
簇头融合了成员节点的数据之后再进行转发,减少了数据通信量,从而节省了网络能量;
成员节点的功能比较简单,,减少
了通信量:
分簇拓扑结构便于管理,有利于分布式算法的应用,可以对系统变化作出快速反应,具有较好的可扩展
性,适合大规模网络:
与平面路由相比,更容易克服传感器节点移动带来的问题.
分簇路由协议解析
学术界对网络的研究比要早,
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软件学报.,.,
而,由于特性不同于网络,特别是节点能量更为有限,因此,针对的特性,必须研究新的
分簇算法..⋯
想贯穿于其后发展出的很多分簇路由协议中,如
他】..】,还有很多分簇路由协议是独立开发
的,如/ ”等.
的基本思想是:通过等概率地随机循环选择簇头,将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节
点,从而达到降低网络能量耗费、延长网络生命周期的目的. 的执行过程是周期性的,每轮循环的基本过
程是:在簇的建立阶段,每个节点选取一个介于和之间的随机数,如果这个数小于某个阂值,该节点成为簇头.
然后,