本文针对当前无线传感器集群聚类协议节点生存时间问题，提出了一种基于环的无线传感器网络的集群路由协议（CRRP）。能源消耗不均衡。网络中，不同大小的环被Sink节点划分为中心，并且建立不同环区域中的簇头节点的分布以提高整体功耗。于LEACH实现机制，本文提出的簇头节点选择方法提供了节点能耗的更好平衡。真结果表明，路由协议可以有效地延长网络的生命周期。线传感器网络;环区; LEACH协议;网络生命周期中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-8595（2016）04-434-05电子科学与技术（电子科技大纲）：http // www 。国-est.com.cn DOI：10.16453 / j.issn.2095-8595.2016.04.015Abstract：目前，基于无线传感器网络集群路由协议被设计成增加的存活时间节点并平衡节点之间的功耗。设耗散节点位于光栅区的中心，后者随后被分成围绕汇聚节点中心的不同环，以便簇头分布。于LEACH协议原理，本文提出了一种选择簇头节点来平衡节点间功耗的有效策略，仿真结果表明增强型路由协议可以有效地延长网络生命周期。e。
键词：无线传感器网络;环区; LEACH协议;网络生命周期简介无线传感器网络（WSN）由几个随机分布的电池供电的传感器节点组成。输复杂的自组织无线通信网络。已广泛应用于工农业控制，军事防御，智能家居，医疗卫生，目标跟踪，环境监测等各个领域，及其应用前景。常广阔[1]。
而，由于节点本身的能量是有限的并且一旦节点部署后将变得困难以更换电池，因此设计了节能路由协议以使传感器网络的特性无线降低网络的能耗，延长其使用寿命，改善信息。输的可靠性已成为国内外研究人员研究传感器网络的重点。线传感器网络路由协议主要分为五类：基于洪泛的路由，基于数据的路由，基于位置的路由，基于QoS的路由和分层路由协议[2]。]。洪路由协议没有考虑每个节点的能耗，导致每个节点过早死亡;以数据为中心的路由协议依赖于数据来减少网络上现有数据的重复和冗余;基于位置信息的路由通过节点位置传输数据，从而减少了数据传输的范围;基于QoS的路由协议必须保证在整个连接时间内带宽（或延迟）和有效使用节能路径;分层路由该算法采用集群拓扑和分布式算法，适用于大规模网络环境，延长整个网络的生命周期。是，节点的可靠性和稳定性。集对整个网络的性能有重大影响。且处理从集群的主节点消耗大量能量。关工作涉及WSN网络节点中能量分配不均引起的过早死亡问题：许多研究人员提出了一种基于集群的网络层次拓扑的路由协议[3]。]。管Younis及其合作者提出的HEED分类算法可以减少能量消耗并延长网络的生存时间，但它需要多次迭代并且过程更复杂[4]。Lindsey等人提出的PEGASIS协议是从节点搜索字符串，以便到相邻节点的距离尽可能短。题在于存在显着的延迟和低容错性，因为一旦节点死亡，它将导致链路。球失败[5]。Manjeshwar及其合作者提出的TEEN协议使用绝对阈值和相对阈值的概念来决定发送检测节点，但范围有限，仅适用于敏感区域和监督者[6]。Lai WK等人提出的ACT分类路由协议，因此每个群集的簇头节点在群集的每个周期消耗大致相等的能量，导致节点能量的消耗大约在同一时间。集具有簇的更小的半径，远程井的簇具有簇的一个较大的半径，但ATC算法忽略所述公共节点的能耗和仅计算头节点的功率消耗群集，因此估计较大群集的能量消耗。能很精确[7]。文提出了一种基于环的无线传感器聚类（RPC）路由协议，该协议采用的分层路由算法是建立该区域的整体能耗模型。的设置考虑到无线信号的不规则性。择组头来建立路径，然后给出算法与其他类型算法的实验比较。验结果表明，该协议可以有效延长无线传感器网络节点的寿命。络模型WSN纸模型定义了在半径R中随机分布的N个传感器节点的圆形网络。认传感器阵列具有以下属性：收集器节点位于区域的中心以及节点和站点Basic是部署后的静态在唯一ID和初始能量相同的情况下，网络被划分为m个环，环的高度是固定的，每个传感器节点被添加到相应的集群，每个集群都有一个负责的集群头节点集群和集群。并外部节点之间的数据。量模型使用简单的能量消耗模型，其忽略节点在计算，存储等期间的能量消耗，并且仅计算节点的通信能量消耗。果节点将k个二进制数据发送到距离d的位置，则消耗的能量如下：两个表达式等于时刻;在这个时候，该传感器向所述接收端的功率消耗是：ERX（K）= ERx_elec（K）= kEelec Eelec其中是消耗每比特发送（接收）的能量，是εfs使用自由空间模型的能量消耗，εmp是使用多径衰减模型的能量消耗，d0是阈值距离[8]。LEACH协议概述本节将回顾Heinzelman等人提出的LEACH协议（低能量自适应聚类层次结构）。个过程主要交替进行，随机选择簇头节点，每个节点相对均匀地负责网络能量。是一种分层路由算法[9]。终，它降低并均衡了整个网络的功耗，提高了网络的生存能力。每次操作期间，LEACH协议连续循环地执行集群重建过程，该过程主要分为两部分：集群选择和数据传输。中，集群的选择被分为四个部分：集群首领节点的选择，群集领导节点的扩散，建立所述群集的主节点，并生成调度机制。成为簇头的节点：其中n是节点总数，p是簇头节点的百分比，r是选票数; rmod（1 / p）是圆桌会议期间被选为簇头的节点数; G是一组节点，它们不会成为1 / p的簇头。
据传输。通节点将自己的信息发送到集群的头节点，集群的头节点接收数据合并，最后将结果发送给基站[10]。管LEACH协议可以有效地降低网络的功耗并延长其寿命，但它认为所有簇头都可以直接与接收节点通信，簇头与接收节点之间的距离可以仅位于一个范围内，从而限制了网络。放改进的路由协议将在下面描述。CRRP路由协议将使用“round”作为网络执行时间的单位，每一轮分为两部分：建立簇头的步骤和合并数据的步骤。议的执行模型如图1所示。头建立阶段的默认初始时间如下：在接收节点上定义的每个节点的距离di和节点位置信息是已知的。EIi表示节点的初始能量，节点的能量在初始化时相同，Ei表示节点的可用能量，ETi表示节点的能量使用阈值。录Hi节点被选择作为集群头节点，HI = 0 R是由当前协议完成的转数，次数R = 1设宽×LM2表面网络给定参数r的传感器，以井节点的位置为中心，形成以r，2r，…… floor（L / r）为半径的圆形，恒温阀芯形成一系列环。同环区域中的节点依次执行以下LEACH协议修改过程：for（i = 1; i 如果生成的随机数小于阈值，则将其设置为群集的主节点，并将HnHn 1.由于内环中的节点必须执行更多数据传输任务，这些簇头节点的能耗率是必须更快，以便井附近的簇头节点过早死亡，这将导致能量孔的出现因此在选择簇头时考虑到了，这就是为什么您必须在内环中选择更多簇头节点以共享数据传输任务。围的节点将它们自己的消息作为簇头广播，同时广播它们自己的标识符以及将它们与基站分开的距离。通节点接收到该消息后，选择最近的簇头并将其与基站的距离进行比较，如果普通节点与基站之间的距离最小，则普通节点直接发送基站的数据，否则选择最近的簇头。发送消息：普通节点将数据发送到簇头节点和所使用的能量是：其中DCH是节点和簇头节点之间的距离，该数据发送处理是从内部传输到内部，最外层的公共节点将数据发送到集群。主节点之后，集群的主节点依次将数据传输到内部节点，依此类推，然后将所有数据传输到基站。络结构模型如图2所示。
了验证CRRP有效性协议的实验环境和参数的仿真结果，恒温阀芯本文使用MATLAB软件来模拟，比较CRRP与LEACH，并比较网络的生命周期与幸存节点的数量等。验参数如表1所示。验结果分析实验均在以下方案中进行。图3所示，基站位于中心位置，节点均匀分布。择LEACH协议中的节点的优点作为簇头节点。络集群和集群头路由规划已经在很多方面得到了改进，CRRP与LEACH协议进行了比较（见图4）。真结果如图4所示。
图4所示，第一个LEACH死节点是第983轮。一个死点CRRP协议是在第二千四百八轮，延迟了近1500轮相比，LEACH协议和最后一个节点对应的死亡推迟了800多轮相对于LEACH协议的时间。真结果表明，CRRP协议WSNS网络的运行时间大大增加，每个节点的能量负载更加均衡。论本文首先考察了LAECH协议的选择方案并对其进行了改进。的功能，并建议根据环分组对无线传感器网络进行分组。计了协议，相应的网络结构模型和簇头选择方案。不同大小的环划分为接收节点，建立不同环形区域的簇头节点。后，与LEACH协议相比，仿真实验表明该协议可以有效地延长网络生命周期并平衡节点之间的能量。而，我们的下一步研究工作将是提高数据融合的效率和实现安全路由。
助项目：国家自然科学基金[61472343]。
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