能量感知休眠的ELSS算法在WSN中的優(yōu)化研究

王海花，劉 云，向 嬋

(昆明理工大學(xué) 信息工程與自動(dòng)化學(xué)院，云南 昆明 650500)

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)中，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期[1]是目前研究的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大，且大多數(shù)節(jié)點(diǎn)離基站距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致能量利用效率過低，網(wǎng)絡(luò)生命時(shí)間過短等問題[2]。

Heinzelman W[3]等人提出了LEACH協(xié)議，通過分簇，以循環(huán)的方式隨機(jī)選舉簇頭，集中式處理節(jié)點(diǎn)到基站之間的數(shù)據(jù)傳輸，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，一定程度上降低了節(jié)點(diǎn)的能耗[4]，延長了網(wǎng)絡(luò)生命時(shí)間。但是由于LEACH協(xié)議存在多次分簇的缺陷，造成了能量浪費(fèi)。

蘭慎[5]等人又在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了S_LEACH協(xié)議，該算法通過一次分簇，形成工作簇頭和休眠簇頭，并隨機(jī)選擇休眠簇頭進(jìn)入工作狀態(tài)，節(jié)省了大量因多次分簇所造成的能量損失。

LEACH協(xié)議和S_LEACH協(xié)議都在原有基礎(chǔ)上降低了能耗，延長了生命時(shí)間。但是LEACH協(xié)議多次分簇，且大量工作負(fù)載都集中在簇頭節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，造成能量浪費(fèi)，S_LEACH協(xié)議隨機(jī)選擇休眠簇頭，不能保障簇頭之間的能量平衡，無法保障穩(wěn)定性，并且讓被替換掉的工作簇頭繼續(xù)充當(dāng)普通節(jié)點(diǎn)工作，也造成了簇頭節(jié)點(diǎn)的能量損失。

本文借助S_LEACH協(xié)議的優(yōu)勢(shì)提出了能量感知選擇休眠簇頭算法ELSS。

1 模型建立

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，為了使網(wǎng)絡(luò)生命時(shí)間最大化，就必須使傳感器節(jié)點(diǎn)能量得到最大利用。相對(duì)而言，在網(wǎng)絡(luò)工作過程中，簇頭節(jié)點(diǎn)工作負(fù)載更大，需要消耗的能量也就更多，因此若想保障網(wǎng)絡(luò)生命時(shí)間，就必須保障簇頭節(jié)點(diǎn)的正常工作，此時(shí)就必須尋找額外的傳感器節(jié)點(diǎn)來分擔(dān)簇頭節(jié)點(diǎn)的工作壓力[6-7]。……