无线传感器网络路由协议的设计

路由请求应答报文。这样，在源与目的节点之间会建立起双向“活动路径”。活动路径建立所需时间定义为路由建立延迟。随着拓扑结构的变化，当活动路径匕的某段链路发生中断时，路由维护过程被启动。路由维护可以采用两种不同的策略：从断点处开始修补路径或通知源节点重新启动路由建立过程。
　　3无线传感器网络路由协议的设计
　　无线传感器网络中数据处理过程分为两个步骤，分别为簇形成阶段和数据传输阶段。簇形成阶段主要是用—种分簇机制，把节点分为若干个簇；在数据传输阶段，簇内普通节点向簇头节点传输数据，簇头节点进行数据处理后，再向sink节点传输。
　　在网络生命周期初期，为了得到较大的吞吐量，我们采用集中式的方式形成簇类。在无线传感器网络中选择最优簇类是一种典型的组合优化问题，其描述如下：
　　M维空间上的n个模式{xiIi=l，2，．，n}，要求聚成k类，使得各类自身内的点间距离最近，譬如要求最小。

  其中Rp为第p类的中心，即：

        其中p=1，2，¨．，k，n。为第p类中的点数。
　　簇类问题描述很简单，但最优化求解却很困难．其主要原因是所谓的“组合爆炸”，簇类的可能划分方式有个。在无线传感器网络中选择最优簇类是著名的NP难题，可以用模拟退火算法同来得到近似最优解。
　　当能源将耗尽的节点占全部节点的70％时，我们认为节点的能源普遍比较贫乏，为了最大化网络生命周期，转而采用分布式算法来决定聚类的产生，即sink节点不再参与簇类的生成，而是由传感器节点自身通过协商来决定聚类的产生。
　　我们采用一种基于节点权值的分布式、自协商成簇算法，在这种算法中，每个节点计算自身的权值来指示该节点适合充当簇头的程度。各节点的权值可以用一个考虑多种凶素的通用公式来表示：wei曲t=Energy_Remain水Nei曲bor_NuIll／(CHJimes+1)其中：cH_Times表示节点在以前回合中充当的簇头节点的次数；Nei曲bor_Num表示节点的邻近数目；Ene略y—Remain表示节点的剩余能量。
　　数据传输阶段划分成帧，簇内每个普通节点在簇头节点分配的时间槽里一次传送一帧，每个时槽中，数据恒速传送。在簇形成时，每个簇的节点数并不相等，故每个簇内时槽的大小也不相等，时槽的大小根据簇内每个普通节点的多少决定。为了减少能源浪费，簇内每个普通节点都使用能源控制，在自己的时槽中，才打开发送装置，进行数据传输。
　　4结束语
　　无线传感器网络能量有限，对它的一个重要研究方向是节能，以延长网络生命期。本文设计了一种基于集中式和分布式相结合的分簇算法：在网络生命周期初期，为了得到较大的吞吐量，采用集中式的方式形成簇类；当能源即将耗尽时，转而采用分布式算法来决定聚类的产生，即siIlk节点不再参与簇类的生成，而是由传感器节点自身通过协商来决定聚类的产生。该设计思想的提出，扩展了无线传感器网络的应用，对无线传感器网络的研究有一定的促进作用。
　　参考文献：
　　【1】任丰原，黄海宁，林闯．无线传感器网络软件学报，20031．
　　【2】张宏滔，陆佶人，童峰一种节省能量的水声传感器网络组织结构与协议．电路与系统学报，2005．10(3)：16～20
　　【3】Chee—Yee C，Kumar S P．Sensor networks：evolution，opportuni—ies，and challenges．Proceedings of the IEEE，2003．91 (8)：1247～1256．
　　【4j Sinha A，Wang A，Chandrakasan A P Algorithmic transforms forefficient energy scalable computation In： Proceedings of theACM Intemational Symposium on L。w Power日ectrOnic De—sign OSUPED2000)，Rapallo，Italy，2000 New York，NY： ACMPress．31～36
　　【5l Benini L’B091iolo A，De Micheli G．A survey of design tech—niques for system—level dynamic power management． IEEETransactions on Very Large Scale Integration(ⅥSI)Systems，2000．8(3)：299～316
　　【6】sinha A，Chandrakasan A．Dynamic pow

er management inwireless Sensor networks．IEEE Design and Test of ComputerS，
　　2001．18(2)：62～74
　　【7】Shuguang C，Madan R．Joint Routing，MAC，and Ljnk Layer Op—timization in Sensor Networks with Ehergy Constraints． In：Pmceedings of the I班'E Intemational Conference on Com—munications∞c)，sourh KOrea，2005·IEEE Press·725～729