基于PEGASIS的簇头和路径优化的路由算法研究

来源 :江西理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cj304465902
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传感器节点通过自组织的方式在监测区域中组成WSNs,用于该区域中数据的监测。检测的数据通过节点间多跳、无线通信的方式传输至目的端,因此WSNs中的路由算法对数据传输路径的建立至关重要。在常见的路由算法中PEGASIS算法被广泛应用,它具有相邻两节点间通信开销小、数据收发采用数据融合减少通信次数从而减少能量消耗的特点,但也存在网络中形成的链路过长造成数据传输延迟较大和链中簇头传输的数据量较大成为网络瓶颈的缺陷。(1)为了解决PEGASIS算法中的节点轮流充当簇头而没有考虑节点自身的剩余能量和通信能耗的问题,本文设计了基于PEGASIS的改进簇头选举的路由算法。该算法与PEGASIS算法有所不同,簇头节点的选举依据的是单个节点与基站通信的能耗和全网节点与基站通信的平均能耗的比值,比上单个节点的剩余能量和全网节点的平均剩余能量的比值,从而能够选出合适的簇头节点,改善了传统PEGASIS算法轮流当选簇头耗能较大的情况,使WSNs的生存时间变长。(2)为了解决PEGASIS算法形成的链路太长、消耗能量太多、数据传输时间较长的问题,本文设计了分区域的树型多链的WSNs路由算法。通过将WSNs划分成若干区域,每个区域中的节点根据它们之间的距离和角度连接成一条链。若有交叉链,删除交叉链中较长的那条链。接着将成链过程中产生的孤立节点与已经成链的节点相连。最后分链链头之间相连形成一条主链。此算法能够避免长链的形成,减少数据在网络中传输的时间,减少网络中不必要的能量消耗,使WSNs的生存时间变长。本文通过理论分析了基于PEGASIS的改进簇头选举的路由算法,得出该算法选举出的簇头相比于传统PEGASIS算法节点轮流当选簇头的通信能耗有所减少。通过能量消耗模型分析了分区域的树型多链的WSNs路由算法,得出数据包在该算法所形成的链路中传输时能耗有所减少,理论上能够降低WSNs的整体能耗。与此同时,多条分链同时进行数据传输能够减少数据在网络中传输的时延,并有利于网络的维护和管理。通过实验仿真对比,结果表明改进的基于PEGASIS的簇头选举的算法在基站位于(50,200)处,k=150时,网络的生命周期比传统的PEGASIS算法延长了100轮;分区域的树型多链的WSNs路由算法网络的生命周期比传统的PEGASIS算法延长了180轮,在一定程度上使WSNs的生存时间变长,与此同时数据包的传输时延也有有所减少。因此此算法更优。
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