一、PEGASIS路由协议概述

从严格意义来讲，PEGASIS(Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems)路由协议并不完全符合基于簇的路由协议标准，它是基于LEACH协议的一种改进协议。该协议下的链首基本等同于簇头的地位，其核心思想是采用贪婪算法原则，将网络中的所有节点按照一定次序连接，建立一条结构为单链的传输路径。PEGASIS协议下的数据传输主要包括两个阶段：成链阶段与数据传输阶段。

二、PEGASIS路由协议流程

1、成链阶段

所有传感器节点都明确了解其他节点在区域内的具体位置，并且能够根据接收到的信息的信号强度正确判断其他节点与自身的距离远近，从距离基站最远的节点开始，依次根据贪婪算法选取后继节点，构建一条完整的单链。由于链首节点需要承担更多传输、处理数据的任务，因此能耗远远大于普通节点，为了避免网络中节点剩余能量的极度不平均，经典PEGASIS算法在每轮传输信息之前，随机选取链首节点，一定程度上解决了节点剩余能量相差过大的问题。

2、数据传输阶段

在数据传输阶段，由于网络中每个节点都己知其他节点的位置信息，所以每轮传输开始时，首先随机选出链首节点，选择完成后普通节点会将信息从链的两个端节点向链首方向传输信息，最终的信息由链首节点直接发送给基站，完成一次传输过程。数据主要有两种传输方式：

（1）时隙方式

在无线传感器网络中，数据传输过程中需要考虑时间的分配问题，为减少节点间的碰撞冲突问题，每个节点必须在限定的时间片内发送其数据给下一跳节点，保证传输的有序性和有效性，最终收集的数据汇聚到基站节点。

（2）令牌控制方式

当完成传输路径的建立，链首会生成一个控制令牌，并随机发送给一个端节点。端节点在传输数据时，会将控制令牌和需要发送的信息一并传输给下一跳节点，其他节点重复上过程，当链首一端所有节点完成传输后，链首将令牌发送给另一端节点继续进行数据传输，最终数据汇聚在基站，经过处理后统一发送到监测区域外的管理节点。过程如图1所示。

图1 令牌控制传输流程

三、仿真分析

节点分布及成链结果如图2所示。

图2 节点分布及成链结果

每轮节点存活个数如图3所示。

图3 每轮节点存活数

每轮节点消耗的能量如图4所示。

图4 每轮节点消耗的能量

每轮系统剩余的总能量如图5所示。

图5 每轮系统剩余的总能量

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四、参考文献

[1] S. Lindsey, C. S. Raghavendra. PEGASIS: Power-efficient gathering in sensor information systems[C]. Proceedings, IEEE Aerospace Conference, 2002, 3: 3-8.
[2] 刘文静. 无线传感器网络的链式路由协议[D]. 天津: 天津工业大学, 2017.

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