一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法研究

　　圖2是存活的節(jié)點(diǎn)數(shù)與輪數(shù)關(guān)系圖?？梢钥闯觯琇EACH在整個(gè)生命周期曲線比較陡峭，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的存活數(shù)量隨時(shí)間的推移變化急劇，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量不均衡。EBAC曲線在1 000輪前比LEACH平滑，由于在選舉簇頭節(jié)點(diǎn)時(shí)考慮了剩余能量，故性能明顯優(yōu)于LEACH，但是EBAC中簇頭直接與基站通信，增加了簇頭節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程通信能量損耗，當(dāng)運(yùn)行到某一時(shí)刻(大約在1 094輪后)，大量節(jié)點(diǎn)在輪數(shù)相差不多的情況下失效。CAED綜合考慮了剩余能量和距離，并且在第二層簇中使用多跳方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。CAED的曲線比EBAC平滑，進(jìn)一步延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

　　表1統(tǒng)計(jì)出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行這3個(gè)算法時(shí)，發(fā)生首個(gè)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)的輪數(shù)，網(wǎng)絡(luò)有30％的節(jié)點(diǎn)失效時(shí)的輪數(shù)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行800輪時(shí)節(jié)點(diǎn)的失效個(gè)數(shù)。表中數(shù)值都是經(jīng)過多次運(yùn)行相應(yīng)算法得出的平均值，這里用首節(jié)點(diǎn)死亡輪數(shù)來衡量網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定周期，用30％節(jié)點(diǎn)失效來衡量網(wǎng)絡(luò)生命周期。

　　由表1可見，相對(duì)于LEACH來說，CAED網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定周期延長(zhǎng)了570％以上，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)生命周期延長(zhǎng)了458％以上。相對(duì)于EBAC來說，CAED網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定周期延長(zhǎng)了67％以上，網(wǎng)絡(luò)生命周期延長(zhǎng)了20％以上。3種算法在800輪時(shí)，節(jié)點(diǎn)的失效個(gè)數(shù)分別占節(jié)點(diǎn)總數(shù)的81.7％，11.7％和3.7％，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能耗進(jìn)一步均衡，避免了“盲節(jié)點(diǎn)”過早的發(fā)生。

　　圖3顯示了網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行3種算法時(shí)，網(wǎng)絡(luò)總的剩余能量情況，仿真實(shí)驗(yàn)中每隔50輪做1次采樣記錄。從圖3可以看出，對(duì)網(wǎng)絡(luò)總的剩余能量而言，CAED明顯高于LEACH和EBAC，說明CAED能很好地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

　　4 結(jié) 語

　　提出一種基于能量和距離的分簇多跳算法。第一層簇頭選擇時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量，第二層簇頭充分考慮了節(jié)點(diǎn)能量和到基站的距離，并且改進(jìn)了簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式。仿真結(jié)果表明，與LEACH算法相比，該算法均衡了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，明顯延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。