论文部分内容阅读
摘 要：无线传感器节点成簇，可以实现路由器的层次化水平，融合数据，降低其传输量，减少具体的能耗，提高网络生产能力。当前研究中集中分成算法中的各类影响因素和内在特质，通过介绍节点情况和运用场景，了解算法的使用情况和效果。为无线传感器网络低能耗成簇研究提供文字参考。
关键词：无线传感器；网络低能耗；成簇算法
无线传感网络中具有节点数量多，体积小。处理情况好的特点，因而在实际中如何科学合理运用上述资源和能力，可能向数据的收集者提供有效数据支持和数据传输是当前研究的热点问题。
一、无线传感器网络节能算法分析
（一）节点节能技术
在无线传感网络节点上的无线链路运用频射技术，对无线通信能耗有较大的影响。选择合适的调制模式，能够平衡总体能耗、灵敏度和延迟等几方面因素，调制的级别与功率放大器的能耗有着密切联系，并且与DVS相类似，都是在动态需求中改变调制级别的节能耗的有效手段和方式。无线收发电力启动后电源消耗较大，因而每次启动发送电文的长度越长越好，这是降低启动开销的有效方式，但是如果把数据累计到一定长度后在进行信息交流以及兑换，有可能影响数据发送到达时间，产生数据延迟的情况，所以在设置数据长度时，需要平衡这两者之间的关系。
（二）无线传感器网络节能路由算法
1）平面路由算法。网络中的每一个节点都需要平等对待，如果一个节点需要发送数据，那么其他的节点在这里就会成为中转点转发数据，最后才能达到Sink节点。这是“多跳”路由方式，一般Sink的附近节点与其他位置的节点参与数据中转的概率要高。
2）层次路由算法。层次路由主要将传感器进行分簇，簇内的通信情况主要完成对象是簇节点，通过簇首节点的数据聚集情况能够有效减少信息传输情况，然后把经过处理的信息全部传输给Sink节点，这种方式不但能够满足传感器网络可拓展性，更能高效的维持住传感器的能量消耗情况，让网络使用生命周期逐渐延长。延长其使用寿命。
（三）无线传感器网络节点算法的特点以及设计注意事项
1）能量优先原则。通常情况下传统的路由器选择最佳路径时，节点能量消耗问题通常不在考虑范围内，但是由于无线传感器网络中节点能耗需要受到限制，因而在设计过程中要重点考虑网络的生存周期以及传感器的网络路由协议情况，在此节点的能量消耗和网络的能量均衡成为使用中需要切实考虑的问题。
2）局部拓扑。使用无线传感器期间，为了节约通信能量，多跳式的通信模式设置尤为重要，运用各个节点存储资源和计算数据，但是这样节点就不能存储大量的路由信息，复杂的路由计算也不能实现。因而在节点上如若想要获取局部的拓扑信息，是实现高效简洁路由机制需要解决的问题。
3）数据为设计中心。传统的路由标识情况主要以节点为路由标识的主要依据，但是无线传感中有大量的的网络随机部署情况，关注核心是检测区域中需要感知的数据，不是单一节点需要获取的数据，因而不会依靠全网唯一标示进行数据控制。传感器网络中多个传感器节点，因而整体的运转过程主要由多个传感器节点转接到少数Sink节点数据流上面，通过感知数据情况，了解数据通信模式以及流向，把数据当成信息和消息的转发路径。
二、B-LEACH算法
（一）选择LEACH算法改进的缘由
选择主要考虑两方面因素，目前使用的路由器由于协议消耗量比较少，并且分布比较均衡，因而能够延长网络的使用寿命，也可以适度平衡网络负载。层次路由协议在减少参与路由计算节点的情况下，可以先适度减少路由表的尺寸，让交换路由信息满足通信的开销。层次路由的本质是以簇为基础形成的各类策略，选举中产生稳定性好的子网络，可以避免拓扑对路由器产生的结构变化影响。
（二）LEACH算法概述
这是一种以微电子为基础的传感系统，与低能耗数模电子器件，低能耗射频和廉价微型传感器发展相一致。使用过程受到硬件条件限制，廉价传感器与昂贵传感器相比精度较差，但是其性能中的小微和廉价让成千上万的传感器节点在一定的区域范围内使用，节点可以运用数量优势弥补精准度方面的不足，因而网络质量和容错能力也会逐步提升。
（三）LEACH算法的细节
LEACH算法在每一轮都开展计算，每一轮开始过程中都包含初始化和稳定化阶段。初始化节点能够形成簇，稳定阶段开展数据传输，在节约开销的前提下，稳定阶段的时间需要长于初始化阶段。
主要描述LEACH算法的一轮工作过程。第一，在确立簇首节时，要求每一个成员都找到簇首节点。当工作阶段逐步稳定会，簇成员节点与簇首节点其通讯情况主要是以帧为划分单位，每一帧中，成员节点能够把信息发送给特定的时隙数据内，由于不同的时隙持续时间不等，但是每一帧要保证所有的成员节点都给簇首节点发送相应的数据，不同的帧其长度设置情况都取决于簇成员节点数目。
LEACH协议是一个最优化的使用协议，考虑到的场景是将传感器的节点随机分散，当分布到特有区域后，把这些节点搜集的信息发送给区域外的节点接收器上面。LEACH协议的核心是分布式的成簇计算，该技术能够自己适应成簇算法，并且做首位置算法的轮换验算。
三、结语
分析無线路由节能的基础上主要以LEACH算法为研究重点，提出当前研究的关键和核心。在建立结束每轮固定簇首后，建立与之相对应的簇类，由于簇首有着较大的开销，所以在保障簇首节点均匀分布的情况下，要求运用LEACH的周期性特点重新成簇，推选出簇首节点。当前无线传感技术是具有广阔发展前景的技术，因而需要通过网络分组簇组，做好簇化管理。
参考文献：
[1] 卢建刚，乐红兵.基于节点相对密度的无线传感器网络成簇算法[J].传感技术学报.2011（04）：11-12.
[2] 李斌，林亚平，胡玉鹏，周四望.无线传感器网络一种基于聚合收益的动态成簇算法[J].电子学报.2010（S1）：16-17.
[3] 杨东巍，谢福鼎，张永.无线传感器网络本地集中式动态成簇算法研究[J].计算机工程与设计，2011（03）：3-5.
基金项目：甘肃省科技计划资助（1304GKCC044）
甘肃省高等学校科研项目（2015B—198）
作者简介：高立兵（1974-），男，甘肃金昌人，讲师，硕士，研究方向：计算机技术及应用。
关键词：无线传感器；网络低能耗；成簇算法
无线传感网络中具有节点数量多，体积小。处理情况好的特点，因而在实际中如何科学合理运用上述资源和能力，可能向数据的收集者提供有效数据支持和数据传输是当前研究的热点问题。
一、无线传感器网络节能算法分析
（一）节点节能技术
在无线传感网络节点上的无线链路运用频射技术，对无线通信能耗有较大的影响。选择合适的调制模式，能够平衡总体能耗、灵敏度和延迟等几方面因素，调制的级别与功率放大器的能耗有着密切联系，并且与DVS相类似，都是在动态需求中改变调制级别的节能耗的有效手段和方式。无线收发电力启动后电源消耗较大，因而每次启动发送电文的长度越长越好，这是降低启动开销的有效方式，但是如果把数据累计到一定长度后在进行信息交流以及兑换，有可能影响数据发送到达时间，产生数据延迟的情况，所以在设置数据长度时，需要平衡这两者之间的关系。
（二）无线传感器网络节能路由算法
1）平面路由算法。网络中的每一个节点都需要平等对待，如果一个节点需要发送数据，那么其他的节点在这里就会成为中转点转发数据，最后才能达到Sink节点。这是“多跳”路由方式，一般Sink的附近节点与其他位置的节点参与数据中转的概率要高。
2）层次路由算法。层次路由主要将传感器进行分簇，簇内的通信情况主要完成对象是簇节点，通过簇首节点的数据聚集情况能够有效减少信息传输情况，然后把经过处理的信息全部传输给Sink节点，这种方式不但能够满足传感器网络可拓展性，更能高效的维持住传感器的能量消耗情况，让网络使用生命周期逐渐延长。延长其使用寿命。
（三）无线传感器网络节点算法的特点以及设计注意事项
1）能量优先原则。通常情况下传统的路由器选择最佳路径时，节点能量消耗问题通常不在考虑范围内，但是由于无线传感器网络中节点能耗需要受到限制，因而在设计过程中要重点考虑网络的生存周期以及传感器的网络路由协议情况，在此节点的能量消耗和网络的能量均衡成为使用中需要切实考虑的问题。
2）局部拓扑。使用无线传感器期间，为了节约通信能量，多跳式的通信模式设置尤为重要，运用各个节点存储资源和计算数据，但是这样节点就不能存储大量的路由信息，复杂的路由计算也不能实现。因而在节点上如若想要获取局部的拓扑信息，是实现高效简洁路由机制需要解决的问题。
3）数据为设计中心。传统的路由标识情况主要以节点为路由标识的主要依据，但是无线传感中有大量的的网络随机部署情况，关注核心是检测区域中需要感知的数据，不是单一节点需要获取的数据，因而不会依靠全网唯一标示进行数据控制。传感器网络中多个传感器节点，因而整体的运转过程主要由多个传感器节点转接到少数Sink节点数据流上面，通过感知数据情况，了解数据通信模式以及流向，把数据当成信息和消息的转发路径。
二、B-LEACH算法
（一）选择LEACH算法改进的缘由
选择主要考虑两方面因素，目前使用的路由器由于协议消耗量比较少，并且分布比较均衡，因而能够延长网络的使用寿命，也可以适度平衡网络负载。层次路由协议在减少参与路由计算节点的情况下，可以先适度减少路由表的尺寸，让交换路由信息满足通信的开销。层次路由的本质是以簇为基础形成的各类策略，选举中产生稳定性好的子网络，可以避免拓扑对路由器产生的结构变化影响。
（二）LEACH算法概述
这是一种以微电子为基础的传感系统，与低能耗数模电子器件，低能耗射频和廉价微型传感器发展相一致。使用过程受到硬件条件限制，廉价传感器与昂贵传感器相比精度较差，但是其性能中的小微和廉价让成千上万的传感器节点在一定的区域范围内使用，节点可以运用数量优势弥补精准度方面的不足，因而网络质量和容错能力也会逐步提升。
（三）LEACH算法的细节
LEACH算法在每一轮都开展计算，每一轮开始过程中都包含初始化和稳定化阶段。初始化节点能够形成簇，稳定阶段开展数据传输，在节约开销的前提下，稳定阶段的时间需要长于初始化阶段。
主要描述LEACH算法的一轮工作过程。第一，在确立簇首节时，要求每一个成员都找到簇首节点。当工作阶段逐步稳定会，簇成员节点与簇首节点其通讯情况主要是以帧为划分单位，每一帧中，成员节点能够把信息发送给特定的时隙数据内，由于不同的时隙持续时间不等，但是每一帧要保证所有的成员节点都给簇首节点发送相应的数据，不同的帧其长度设置情况都取决于簇成员节点数目。
LEACH协议是一个最优化的使用协议，考虑到的场景是将传感器的节点随机分散，当分布到特有区域后，把这些节点搜集的信息发送给区域外的节点接收器上面。LEACH协议的核心是分布式的成簇计算，该技术能够自己适应成簇算法，并且做首位置算法的轮换验算。
三、结语
分析無线路由节能的基础上主要以LEACH算法为研究重点，提出当前研究的关键和核心。在建立结束每轮固定簇首后，建立与之相对应的簇类，由于簇首有着较大的开销，所以在保障簇首节点均匀分布的情况下，要求运用LEACH的周期性特点重新成簇，推选出簇首节点。当前无线传感技术是具有广阔发展前景的技术，因而需要通过网络分组簇组，做好簇化管理。
参考文献：
[1] 卢建刚，乐红兵.基于节点相对密度的无线传感器网络成簇算法[J].传感技术学报.2011（04）：11-12.
[2] 李斌，林亚平，胡玉鹏，周四望.无线传感器网络一种基于聚合收益的动态成簇算法[J].电子学报.2010（S1）：16-17.
[3] 杨东巍，谢福鼎，张永.无线传感器网络本地集中式动态成簇算法研究[J].计算机工程与设计，2011（03）：3-5.
基金项目：甘肃省科技计划资助（1304GKCC044）
甘肃省高等学校科研项目（2015B—198）
作者简介：高立兵（1974-），男，甘肃金昌人，讲师，硕士，研究方向：计算机技术及应用。