畢業(yè)設(shè)計(jì)]基于負(fù)載平衡的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多跳分群算法.doc

基于負(fù)載平衡的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多跳分群算法摘要：本文提出了一種新的基于路由算法的分群，它利用傳感器網(wǎng)絡(luò)的冗余特性，為了解決在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載平衡和能源效率的傳統(tǒng)問(wèn)題。該算法充分利用在某一傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，該傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域覆蓋范圍被相鄰的節(jié)點(diǎn)所覆蓋以及像臨時(shí)聚集頭一樣標(biāo)記。然后，該算法形成兩個(gè)多跳通信層。涉及內(nèi)部集群通信的底層和涉及集群通信之間的頂層都涉及臨時(shí)聚集頭。性能研究表明，該算法有效地解決負(fù)載平衡的問(wèn)題，以及更能有效地形成從過(guò)濾器和增強(qiáng)版過(guò)濾器中的能源消耗。關(guān)鍵詞：集群路由，高效集群間路由，能源效率路由，基于路由的覆蓋面。1.介紹由于在微電氣機(jī)械系統(tǒng)無(wú)線電通信領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展已經(jīng)使計(jì)算和通信在比較短的距離里形成微小的節(jié)點(diǎn)能力的感知成為可能。如果監(jiān)測(cè)傳感器都不能給出精確的結(jié)果，這些節(jié)點(diǎn)可以完成傳感協(xié)作。它們能夠形成一個(gè)無(wú)人管理的自主智能網(wǎng)絡(luò)。麻省理工學(xué)院的科技評(píng)論和全球化未來(lái)指明傳感技術(shù)是十大新興技術(shù)之一，它能夠改變世界。一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)根據(jù)拓?fù)鋵W(xué)和與外面世界通信的渠道劃分是由傳感節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)和通信能力連接節(jié)點(diǎn)組成。該網(wǎng)絡(luò)能監(jiān)測(cè)活動(dòng)和現(xiàn)象，這些活動(dòng)和現(xiàn)象是不能被人類容易地監(jiān)測(cè)，例如網(wǎng)站的核事故，某些化學(xué)領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)時(shí)間段的環(huán)境監(jiān)測(cè)。這些網(wǎng)絡(luò)的總體特征是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷變化，由于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)安排在不同的狀態(tài)，例如在網(wǎng)絡(luò)中睡眠或是醒著的狀態(tài)以及失去活力的節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的密集部署，自主智能網(wǎng)絡(luò)管理，多集通信，有限的節(jié)點(diǎn)能量和有限的帶寬。由于無(wú)線電通信的短距離和能量消耗與距離的平方成正比的事實(shí)使多集通信代替直接通信將能夠節(jié)省能源。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都試圖對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算，因此數(shù)據(jù)需要被轉(zhuǎn)凝聚。因?yàn)樵跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算比數(shù)據(jù)傳輸更便宜。例如，計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)樣本的中位數(shù)比傳送數(shù)據(jù)樣本和計(jì)算水槽的中位數(shù)更有效率。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，并且由于節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)多，因此不能有效地給予唯一的ID給傳感器節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)通常被稱作類型或數(shù)據(jù)，它們正在處理的范圍。這些網(wǎng)絡(luò)具有很高的應(yīng)用特性，因此協(xié)議操作種類的結(jié)構(gòu)從應(yīng)用到應(yīng)用程序各不相同。一個(gè)路由算法可能很擅長(zhǎng)定期監(jiān)測(cè)，但是也可能執(zhí)行的不好，可能將會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的數(shù)據(jù)傳感。本文的其余部分組織如下。第二部分簡(jiǎn)要介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。第三部分給出了各種聚類算法的簡(jiǎn)要概述。第四部分包括對(duì)相關(guān)研究工作的詳細(xì)調(diào)查。該算法是針對(duì)第五部分和第六部分討論的仿真和第七部分它的最終結(jié)果。2.應(yīng)用本節(jié)介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效地運(yùn)用的少數(shù)地區(qū)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠監(jiān)測(cè)的應(yīng)用的系統(tǒng)包括溫度、濕度、壓力、閃電條件、土壤組成、物質(zhì)的存在、機(jī)械壓力、速度、方向和物體的大小。典型的應(yīng)用包括監(jiān)測(cè)和軍事，農(nóng)業(yè)和環(huán)境的戰(zhàn)場(chǎng)空間監(jiān)測(cè)，例如，伯克利大學(xué)的研究人員和在緬因州上的大鴨島上部署傳感器。這些網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)微氣候里面和周圍的被用作海燕的筑巢的洞穴。這樣做的目的是為了形成一個(gè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)組件，它能夠使來(lái)自全世界的研究者從事于非入侵性的和非破壞性的敏感的野生動(dòng)物和棲息地的監(jiān)測(cè)。工程應(yīng)用包括維修的大型工業(yè)廠房或是民用建筑的監(jiān)測(cè)，現(xiàn)代化建筑的規(guī)定都是依據(jù)溫度，濕度等等。其他的應(yīng)用包括林火探測(cè)，洪水監(jiān)測(cè)等等。3.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分群的挑戰(zhàn)和問(wèn)題盡管該算法具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)，換句話說(shuō)，就是分布式局部計(jì)算，通信中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的某一部分發(fā)生故障，不影響其他部分的網(wǎng)絡(luò)，更長(zhǎng)距離的覆蓋范圍，極端環(huán)境監(jiān)控，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成都對(duì)研究團(tuán)體形成了挑戰(zhàn)。本節(jié)簡(jiǎn)要的概述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)所面臨的一些重大挑戰(zhàn)。3.1網(wǎng)絡(luò)部署在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)部署即是固定的也是隨機(jī)的，它依據(jù)其應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)的固定部署是部署在固定的位置，在網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)部署中，產(chǎn)生的分布可以是統(tǒng)一的或是不統(tǒng)一的。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)真管理是必須的，為了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)確保覆蓋全部的范圍和確保能源消耗的統(tǒng)一。3.2異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)該無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)并不是一直統(tǒng)一的，在很多情況下，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)是異構(gòu)的，它包括節(jié)點(diǎn)的不同能量層次。一些節(jié)點(diǎn)比其他節(jié)點(diǎn)少些能量約束。通常能量約束小的節(jié)點(diǎn)的一小部分都是很小的。在這種類型的網(wǎng)絡(luò)能量越少約束的節(jié)點(diǎn)都是被選作聚集頭和能量約束的節(jié)點(diǎn)都是集群的工作節(jié)點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題出現(xiàn)在當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被隨機(jī)部署時(shí)和所有的聚集頭都被集中于某些特定的網(wǎng)絡(luò)部分，并導(dǎo)致不平衡的聚集形成和使某些網(wǎng)絡(luò)的部分變得不可能實(shí)現(xiàn)。此外，如果集群產(chǎn)生的分配頭是均勻的，并且如果我們使用多跳通信，靠近聚集頭的節(jié)點(diǎn)都會(huì)承受一個(gè)巨大的負(fù)載，就好像所有的通信量都是通過(guò)聚集頭的相鄰節(jié)點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)的不同區(qū)域到聚集頭路由來(lái)的，這將導(dǎo)致在聚集頭的鄰近部分的節(jié)點(diǎn)快速死亡，并導(dǎo)致聚集頭之間的差距，減小網(wǎng)絡(luò)的大小和增加網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)需要群組仔細(xì)的管理，為了避免不平衡聚集頭分布導(dǎo)致的問(wèn)題和確保通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗是均勻的。3.3網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展當(dāng)一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被部署時(shí)，有的時(shí)候新的節(jié)點(diǎn)需要被附加到該網(wǎng)絡(luò)中，為了覆蓋更多的區(qū)域和延長(zhǎng)即時(shí)網(wǎng)絡(luò)的生命。在這兩種情況下，聚類方案應(yīng)該能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖?。其關(guān)鍵點(diǎn)是設(shè)計(jì)，這樣的管理解決方案應(yīng)該能夠適用該算法是本地的并且是動(dòng)態(tài)的，它將更容易適應(yīng)拓?fù)涞母淖?.4統(tǒng)一的能量消耗在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳輸相對(duì)于傳感器而言是需要更多的能量消耗，因此，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)交嘏_(tái)的功能的聚集頭相對(duì)于其他空閑的節(jié)點(diǎn)需要更多的能量。為了平衡網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，聚類方案應(yīng)該確保通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的能量損耗平衡和該聚集頭應(yīng)該能夠旋轉(zhuǎn)。3.5多跳或單跳通信這種通信形式對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用者即是單跳的也是多跳的。因?yàn)樵跓o(wú)線系統(tǒng)中的能量消耗是與距離的平方成正比的。因?yàn)橐罁?jù)能源消耗，跳通信是昂貴的。大多數(shù)的路由算法都是使用多跳通信形式，因?yàn)楦鶕?jù)能量消耗，它更加的有能源效率，它的多跳通信更靠近聚集頭的節(jié)點(diǎn)都承受很大的負(fù)載，并且當(dāng)它們的能量終止時(shí)它能夠創(chuàng)造空白在附近的聚集頭。3.6基于定址的屬性由于節(jié)點(diǎn)的數(shù)目太多，因此，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中它是不能給每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配ID的。數(shù)據(jù)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)是通過(guò)屬性而不是通過(guò)ID。這樣使得它侵入系統(tǒng)更加的簡(jiǎn)單，并且實(shí)施安全機(jī)制更加的簡(jiǎn)單。3.7群集動(dòng)力學(xué)群集動(dòng)力學(xué)的意思就是群集的不同的參數(shù)都是如何被決定的，例如，在某一特定的網(wǎng)絡(luò)群集的數(shù)量。在某些情況下，這些數(shù)量是被預(yù)先指定的，在某些情況下，它是動(dòng)態(tài)的。這些聚集頭執(zhí)行壓縮的功能和數(shù)據(jù)傳輸一樣。聚集頭之間的距離是一個(gè)重大的問(wèn)題，它可能是動(dòng)態(tài)的，也可能被設(shè)定成一致和一些最小價(jià)值。假設(shè)是動(dòng)態(tài)的，有可能形成不平衡的集群。然而限制它的一些情況，有最小距離可能是有效地在某些情況下，但是這是一個(gè)開放的研究問(wèn)題，聚集頭部分可能是中心的或是非中心的，它有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。集群的數(shù)量可能是固定的，也可能是動(dòng)態(tài)的。集群的固定數(shù)量導(dǎo)致少量的超支，在這樣的網(wǎng)絡(luò)中將不能夠重復(fù)的通過(guò)集群的設(shè)置階段的形成。依據(jù)其可擴(kuò)展行它是貧窮的。4.相關(guān)研究首先，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)榭倢ぶ贩桨傅娜狈?。其次，?lái)自多跳路徑的數(shù)據(jù)資源是單一的資源。最后，由于數(shù)據(jù)冗余和能量，以及網(wǎng)絡(luò)能量約束。當(dāng)應(yīng)用到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，常規(guī)的路由選擇算法不是有效的。對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的路由選擇算法的性能從應(yīng)用到應(yīng)用程序是多種多樣的，由于不同應(yīng)用需求的多樣性。路由技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)烈需要，能夠在更廣泛的應(yīng)用中發(fā)揮作用?；诰W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和第二基于協(xié)議操作，大致路由協(xié)議可以分為兩個(gè)類型。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步分為平坦網(wǎng)絡(luò)路由，分層網(wǎng)絡(luò)路由和基于位置的路由。協(xié)議操作能夠被分作談判的基礎(chǔ)，多路徑的基礎(chǔ)，查詢的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)服務(wù)和一致的基礎(chǔ)路由。剩下的部分簡(jiǎn)要的描述了基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議和更具體的分層路由算法。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的集群基礎(chǔ)路由收到分層路由種類的影響。分層路由涉及集群信息，在這里節(jié)點(diǎn)分配的傳感的任務(wù)，它有低能量和傳輸任務(wù)的節(jié)點(diǎn)有更高的能量。這樣做的目的是為了執(zhí)行能量效率路由。該集群頭可能是一個(gè)擁有更高能量的特殊節(jié)點(diǎn)或者是依賴算法和應(yīng)用的普通節(jié)點(diǎn)。還聚集頭也執(zhí)行計(jì)算功能，例如為了減少基于基站節(jié)約能量的傳輸數(shù)量的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)壓縮。它的一個(gè)基本的優(yōu)勢(shì)是集群的延遲將會(huì)減少相對(duì)于基于基站缺失能量來(lái)到達(dá)的平坦路由。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，基于聚類的算法被認(rèn)為是最有效的路由算法。其效率的基本原則是運(yùn)作時(shí)根據(jù)分離和侵占的規(guī)律。在能源消耗方面的聚類是通過(guò)減少碰撞來(lái)提高的。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中目前的工作是能源效率，它將決定聚集頭的選擇，聚集頭之間的距離，集群的類型和集群間和內(nèi)部集群通信，它們部署的環(huán)境類型，網(wǎng)絡(luò)組織的建立和穩(wěn)定性都是考慮制定一套基于路由算法的高效的集群主要的因素。在接下來(lái)的章節(jié)里，我們?cè)诠餐木垲愃惴ǚ矫孀鲆粋€(gè)簡(jiǎn)單的介紹。傳感器網(wǎng)絡(luò)的第一層路由方法之一就是過(guò)濾。大部分的聚類算法都來(lái)自于這種算法。該協(xié)議僅僅使用了兩個(gè)通信層。一個(gè)是集群間的通信，另外一個(gè)是集群頭之間的通信。在這里聚集頭的選擇是隨機(jī)的，并且聚集頭角色的轉(zhuǎn)變是為了平衡整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能源消耗。集群的形成取決于每個(gè)節(jié)點(diǎn)接受該廣告信息的信號(hào)強(qiáng)度。節(jié)點(diǎn)將會(huì)去信號(hào)最強(qiáng)的那個(gè)集群，并且它也為網(wǎng)絡(luò)計(jì)算集群頭總數(shù)。根據(jù)過(guò)濾工作是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的5%，并且其仿真結(jié)果表明過(guò)濾形成超過(guò)了7耗能單位為基礎(chǔ)的路由，如直接擴(kuò)散。Leach協(xié)議最主要的問(wèn)題在于聚集頭的隨機(jī)選擇。聚集頭的隨機(jī)選擇存在一個(gè)聚集頭形成的不平衡，并且可能制作某些網(wǎng)站無(wú)法訪問(wèn)的可能性。Leach協(xié)議的擴(kuò)展使用集中聚集形成算法。該算法的執(zhí)行是從第一次接收所有關(guān)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)它們位置和能級(jí)的信息的基站開始，然后它運(yùn)行該算法，用于形成集群頭和集群。在這里集群的數(shù)量是有限的，并且集群頭的選擇也是隨機(jī)的，但是基站確保一個(gè)節(jié)點(diǎn)能量較小，就不會(huì)成為聚集頭。LeachC的難題在于在更大的網(wǎng)絡(luò)中，它是不可行的，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離基站將會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)發(fā)送它們的位置到基站變得困難，并且由于聚集頭角色開始轉(zhuǎn)變，遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)將可能無(wú)法及時(shí)到達(dá)基站。這將會(huì)導(dǎo)致通信延遲的增加，并且延遲也將放大。Leach的路由算法基于兩個(gè)階段，建立階段和穩(wěn)定階段。在建立階段聚集頭是隨機(jī)選擇的，穩(wěn)定階段既是數(shù)據(jù)傳輸階段。Leachf采用的想法是如果集群保持不變，并且僅僅只是在集群中轉(zhuǎn)變聚集頭的角色，這將節(jié)約大量的能源和提高系統(tǒng)吞吐量，然而缺點(diǎn)就是缺乏可擴(kuò)展性的網(wǎng)絡(luò)，這就意味著不能增加新的節(jié)點(diǎn)。Teen原則上是給時(shí)間的關(guān)鍵應(yīng)用及時(shí)的對(duì)感應(yīng)數(shù)據(jù)突然的變化做出響應(yīng)。這里的節(jié)點(diǎn)感應(yīng)數(shù)據(jù)是不斷的與數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行比較的，這是唯一在數(shù)據(jù)的興趣范圍的用戶。這里的聚集頭使用兩種價(jià)值閥值，一個(gè)是硬閥值和其它軟閥值。硬閥值是屬性的最小價(jià)值，觸發(fā)的傳輸是從一個(gè)節(jié)點(diǎn)的聚集頭開始的，它是在這個(gè)意義上價(jià)值屬性的微小變化。當(dāng)屬性變化的數(shù)額等于或大于軟閥值時(shí)該節(jié)點(diǎn)將會(huì)發(fā)送。軟閥值減少進(jìn)一步的傳輸，如果屬性值沒(méi)有顯著意義的變化。這個(gè)方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是它適合于關(guān)鍵應(yīng)用的時(shí)間，大大減少了傳輸次數(shù)，并且為用戶提供了屬性值準(zhǔn)確性的控制權(quán)，當(dāng)用戶正在通過(guò)改變軟閥值來(lái)收集時(shí)。Apteen協(xié)議是Teen的擴(kuò)展，它是一個(gè)既定期收集數(shù)據(jù)的混合協(xié)議，也是一個(gè)對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的協(xié)議。這里的聚集頭廣播了四種類型的信息給節(jié)點(diǎn)。閥值，屬性值和一個(gè)節(jié)點(diǎn)的調(diào)度方案的TDMA允許每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸仿真，它的仿真結(jié)果表明Teen和Apteen執(zhí)行的更好，然而Leach在能源消耗方面是最節(jié)約的。比較Leach、Teen和Apteen，Teen表現(xiàn)優(yōu)于其他兩個(gè)。它的缺點(diǎn)是由于在Teen和Apteen間存在多層次聚類，將會(huì)導(dǎo)致多層次聚類更加復(fù)雜和產(chǎn)生間接費(fèi)用。這個(gè)協(xié)議提出了一個(gè)多網(wǎng)關(guān)架構(gòu)來(lái)保障大區(qū)域的利益，而不會(huì)降低系統(tǒng)的大面積的利益服務(wù)。該算法平衡在不同集群之間的負(fù)載的密度的均勻。該網(wǎng)絡(luò)采用兩種類型的節(jié)點(diǎn)：能源約束的傳感節(jié)點(diǎn)和能量約束更少的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)保持傳感器收集數(shù)據(jù)的狀態(tài)和設(shè)置多跳路由的狀態(tài)。基于MAC的節(jié)點(diǎn)TDMA被用作聚集頭之間的通信。它的缺點(diǎn)就是由于聚集頭是靜態(tài)的，其節(jié)點(diǎn)能量約束又低于其余的節(jié)點(diǎn)，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中是終身固定的，因此節(jié)點(diǎn)接近集群頭將會(huì)比其它的節(jié)點(diǎn)更早的失去作用，從而導(dǎo)致與附近聚集頭之間的差距，減少了網(wǎng)絡(luò)連接。此外，如果網(wǎng)絡(luò)的部署是隨機(jī)的，將很可能導(dǎo)致聚集頭之間的不平衡分配。集中式協(xié)議提出通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算能力是基站的重要組成部分。基站使用的所有高能量消費(fèi)的決定，像聚集頭的選擇，路線計(jì)算等等。這種算法主要有兩個(gè)主要的階段，第一個(gè)階段是安裝階段，第二個(gè)階段是數(shù)據(jù)通信。在安裝集群的形成階段，選擇聚集頭和為每個(gè)集群做安排。此外基站接收來(lái)自所有節(jié)點(diǎn)的能量并計(jì)算產(chǎn)生能量的平均值，然后當(dāng)節(jié)點(diǎn)的能量水平高于節(jié)點(diǎn)能量的平均水平值時(shí)，聚集頭將會(huì)選擇該種設(shè)置。第二步是使保留的節(jié)點(diǎn)在聚集頭中結(jié)群，然后通過(guò)反復(fù)的過(guò)程，直至達(dá)到形成集群所需要的集群數(shù)量，這個(gè)過(guò)程也保證了選擇集群頭是均勻分布的，數(shù)據(jù)通信階段包括以下活動(dòng)：數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)路由仿真結(jié)果表明，BCDCP其性能優(yōu)于Leach，LeachC和PEGASIS還形成于CH到CH的路徑，其計(jì)劃是轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)融合到基站。該協(xié)議的缺點(diǎn)是它需要在網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)的信息在聚集頭選擇之前，如果不是這樣將會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正常工作，因?yàn)樗褂昧思杭泄芾淼姆绞?。由漢森，諾蘭和約克曼的文獻(xiàn)可以看出通過(guò)分離聚集頭可以降低多少能量消耗在傳感器網(wǎng)絡(luò)中。該集群的形成在同一個(gè)LeachC。為了盡量減少能集群節(jié)點(diǎn)的量消耗，當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)到達(dá)集群頭時(shí)，該算法隨機(jī)選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)適應(yīng)聚集頭的選擇，與此同時(shí)還可以確保節(jié)點(diǎn)與其他集群的最小間隔在同一時(shí)間上。這個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該有能量級(jí)，包括網(wǎng)絡(luò)中的平均能量級(jí)。當(dāng)聚集頭得選擇過(guò)程結(jié)束后，集群也完成了形成在同一時(shí)間內(nèi)同一個(gè)Leach上。仿真結(jié)果表明，最小間隔距離提高了能量效率，通過(guò)基站接受郵件的數(shù)量來(lái)衡量，這也表明它比不使用最小間隔距離要好1.5倍。在IsrarandAwan,2006中，我們提出的多跳路由集群間通信的算法，該算法是一個(gè)多層次多跳路由算法，它的工作原則是分離、戰(zhàn)勝和為了在下載和能源效率方面形成平衡。該算法的目的是利用該傳感器網(wǎng)絡(luò)的冗余特性，它會(huì)選擇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)很小的一部分，并標(biāo)記它們作為臨時(shí)集群頭，并使用這些節(jié)點(diǎn)，使集群間多跳。該算法的問(wèn)題是它選擇臨時(shí)聚集頭是隨機(jī)的，這樣將會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)。這種算法修改后的版本作為臨時(shí)聚集頭的附加保證，作為臨時(shí)集群頭選擇的節(jié)點(diǎn)的覆蓋面積只有這些節(jié)點(diǎn)。此外，該算法形成兩個(gè)層次的通信，底層是檢測(cè)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，并參與內(nèi)部集群的通信，第二層包括聚集頭和臨時(shí)聚集頭，無(wú)論層之間的通信是多跳的，我們都可以使接下來(lái)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)模型的消耗所取的做如下假設(shè)：網(wǎng)絡(luò)由100個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)組成；所有的節(jié)點(diǎn)都具有相同的電池電量和結(jié)構(gòu)；該網(wǎng)絡(luò)在500平方米的區(qū)域內(nèi)是隨機(jī)部署的；我們假設(shè)該網(wǎng)絡(luò)是嘈雜的和沒(méi)有錯(cuò)誤的；能量消耗的假設(shè)都低于50nj/bit，在運(yùn)行的同時(shí)發(fā)送和接受100Pj/bit的傳輸電路；我們并沒(méi)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)同步，無(wú)線傳輸范圍和有關(guān)控制信息做任何假設(shè)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)它通過(guò)一些GPS系統(tǒng)或使用一些定位算法，知道每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息和鄰節(jié)點(diǎn)信息；每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相關(guān)的覆蓋范圍。5.MCLB（多跳聚類的負(fù)載平衡算法）該MCLB包括兩個(gè)不同的階段，安裝階段和穩(wěn)定階段。在安裝階段聚集頭和臨時(shí)聚集頭之間相互選擇跟隨穩(wěn)定階段，在穩(wěn)定階段就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾A段。在安裝階段，該算法首先將過(guò)濾器中的所有節(jié)點(diǎn)涵蓋在一定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，相鄰的覆蓋范圍是通過(guò)該算法決定的，如果我們結(jié)合起來(lái)，通過(guò)接觸兩個(gè)不同的區(qū)域和節(jié)點(diǎn)本身，將會(huì)產(chǎn)生更大的傳感節(jié)點(diǎn)范圍。有的時(shí)候，傳感范圍也包括不同的感測(cè)范圍，因?yàn)樗鼈儞碛胁煌碾娫茨芰浚窃谠撍惴ㄖ?，我們并不考慮它的區(qū)域類型。圖2描述了臨時(shí)聚集頭形成的整體運(yùn)作，在這里節(jié)點(diǎn)5的傳感范圍