胡黄水, 姚美琴, 王 亮, 韩优佳

(1. 长春工业大学 计算机科学与工程学院, 长春, 130012； 2. 吉林建筑科技学院 计算机科学与工程学院, 长春 130114)

无线传感器网络(WSN)作为物联网(IoT)不可或缺的一部分, 近年来发展迅速[1-4]. 无线传感器网络是由多个节点聚集在一起, 将其收集的数据相互传输到基站(BS)所形成的网络结构[5-9]. 由于无线传感器节点能量受限, 所以节能是延长无线传感器网络寿命的关键因素[10]. 研究表明, 将节点分成不同的簇以最大限度地延长无线传感器网络的使用寿命是节能和可扩展的[11-15]. 因此, 在基于簇的协议中, 所有传感器节点都根据某些特定规则划分为不同的簇.

低能量自适应聚类层次结构(LEACH)[16]是最具代表性的层次成簇算法之一, 其随机选择一个节点作为簇头(CH), 但这可能使一些剩余能量低或距离BS较远的节点被选为CH. LEACH-C(LEACH-centralized protocol)是一种集中式协议[17], 其中所有决策(如CH选择、簇形成以及向网络中的信息分发)均由BS执行. LEACH-C的稳定阶段与LEACH协议相同. 在稳定阶段, 最初每个传感器节点都互相发送其位置(由全球定位系统(GPS)接收器确定)以及在每轮中向BS发送剩余能量信息. BS计算网络的平均剩余能量, 当节点的剩余能量小于平均剩余能量时, 节点被禁止参与当前回合的CH选择过程[18-19]. 但该算法每个节点都需要配备GPS, 增加了成本开销. 文献[20]提出了一种能量均衡的分簇算法, 在选取CH节点时引入剩余能量作为参考因素, 能均衡网络能量消耗, 但其CH位置选取方式与LEACH类似, 导……