【摘要】：針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇結(jié)構(gòu)存在簇間重疊覆蓋率較高和簇內(nèi)節(jié)點能量不均衡的問題,提出一種能量級別的蜂窩聚類結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。給出最小化總簇頭能耗下的簇間通信距離,減少簇頭在通信上的能量負(fù)擔(dān),由于分簇結(jié)構(gòu)的正六邊形特征使得所有的簇間通信距離相同,有利于簇頭間的能量均衡,簇間的重疊覆蓋率達(dá)到最小,提高網(wǎng)絡(luò)的能量利用效率。在簇頭的選擇上,采用一種基于能量級別的簇頭選舉機(jī)制,延長節(jié)點的平均壽命。實驗結(jié)果表明,相比基于多層次和距離感知的集群機(jī)制以及基于多目標(biāo)模糊聚類的分簇算法,CSLC算法在節(jié)點平均剩余能量上分別提高了15.6%和24.5%,節(jié)點存活時間分別提高了15.8%和4.7%。
【圖文】：

第３８卷第７期邐劉文杰，白艷宇：蜂窩聚類網(wǎng)絡(luò)的能量級別分簇和簇頭選擇算法邐．１７６１邋．逡逑（ｇ）邐結(jié)構(gòu)如圖１的蜂窩聚類結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，節(jié)點分為４種逡逑＾邐＾邋Ｘ邐狀態(tài)，分別為：逡逑簇頭：當(dāng)節(jié)點當(dāng)選為簇頭，并廣翻息給簇內(nèi)成員宣逡逑Ｅ，，邋＝ＪＶｆ（ＥＭ，，，＋Ｅ？＋ＥＬ）邐稱當(dāng)選簇頭，接著簇頭分配時隙給不同的簇內(nèi)成員在其數(shù)逡逑＝Ｍ（（ＥＵＲ－邋＋邋Ｅ，）Ｎ＾ａ邋＋邋ＥｒＮ？）邋＋邐據(jù)庫內(nèi)進(jìn)行登記。簇頭定期根據(jù)所分配的時隙在簇頭間或逡逑ｍｅ，ｖｒ邋（ｔ－Ｎｒｍｕｖ：Ｎ＂－）邐簇頭與匯聚節(jié)點間發(fā)送和接收信息。逡逑ＶＲ邐簇內(nèi)成員：一個簇內(nèi)成員屬于一個特定的集群，它定逡逑

？邋１７６２邋？邐計算機(jī)工程與設(shè)計邐２０１７年逡逑個數(shù)據(jù)結(jié)果都是１00次實驗仿真后的平均值，并且每次仿邐上逡逑真時間都為１０００輪。橫坐標(biāo)》表示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量，每個邐炎，＾邋．必逡逑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點平均剩余能量記錄值都是在節(jié)點數(shù)量變化的條件逡逑６００－邐Ｍ邐ｊＱ－邋－逡逑下進(jìn)行的，節(jié)點平均剩余能量的計算方法為仿真結(jié)束后所．邐｜邐ｚ，：，．．＇．．．．邐一＂一°逡逑有節(jié)點的剩余能量除以節(jié)點數(shù)。從圖２的曲線走勢可以看邐ｇ５５（ｒ逡逑出，隨著節(jié)點數(shù)量的增多，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點平均剩余能量都在逐邐ｇ邋５００：逡逑漸增大，這是由于節(jié)點增多使得每個節(jié)點平均到的能量負(fù)邐＜Ｔ４５０－逡逑擔(dān)變小，剩余能量增大。在圖２中ＣＳＬＣ算法的節(jié)點平均邐？邋４００］邋ｆ逡逑剩余能量相比ＥＥＭＤＣ算法和ＭＯＦＣＡ算法分別提高了邐Ｚ逡逑１５．６％和邋２４．５％。ＭＯＦＣＡ算法在減少能量消耗的問題上邐．．＇２＾0邋＇邋３ｍ邋＇邋４ｍ邋＇邋ｓｍ邋＇邋６ｍ邋＇邋７ｒｏ邋＇邋ｓｉｘ）＇逡逑聯(lián)注了|>頭的選舉方法，族間數(shù)據(jù)通信的能量消耗問題邐＾ＫＫＭＯＣ邋ＭＯＦＣＡ邋ＣＳＬＣ逡逑并沒有考慮，而ＥＥＭＤＣ算法在能量問題上考慮了簇頭與邐￣邐＃邐．逡逑基站的距離以及簇頭間的跳數(shù)，然而會使靠近匯聚端的節(jié)邐＠３邐＋邋ｆ逡逑點帶有更大的能量負(fù)擔(dān)，且減少跳數(shù)意味著族間灥信距初始節(jié)點數(shù)為４00個，從圖中可以看出，剩余存活節(jié)點數(shù)逡逑離變長’|>頭的能量負(fù)擔(dān)也更大。ＣＳＬＣ邋＿＿窩聚類結(jié)枿仿栥數(shù)的增加而不斷減少。通過文獻(xiàn)［ｕ］實驗部逡逑構(gòu)采用最小化總簇頭能耗下的簇間通ｆｅ距離’并且簇頭Ｗ邐分可以了解到⑷冗八算法的仿真節(jié)點數(shù)為１（）（）個，，每個逡逑選擇機(jī)制考慮
【作者單位】： 南陽理工學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心;中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院信息技術(shù)系;
【基金】：河南省科技攻關(guān)重點計劃基金項目(122102210563;132102210215) 河南省高等學(xué)校重點科研項目計劃基金項目(15B520008) 河南省科技廳資助性基金項目(9412012Y0004;9412012Y0005)
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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3 吳勇;張靈;;基于多目標(biāo)優(yōu)化的WSN簇首選擇算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2016年07期

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6 周百順;劉非;;一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)聚合路由機(jī)制[J];福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年03期

【二級參考文獻(xiàn)】

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4 鄧夏陽;黃杰;;LEACH算法最優(yōu)數(shù)據(jù)采集方案[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年01期

【相似文獻(xiàn)】

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5 謝潔銳;胡月明;劉才興;劉蘭;;大田監(jiān)測中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署[J];現(xiàn)代計算機(jī);2006年03期

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7 吳春婧;鄭明春;秦繼林;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究[J];計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2006年08期

8 徐勇軍;楊宇;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展[J];電子產(chǎn)品世界;2006年19期

9 ;堅固的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)適合苛刻的工業(yè)環(huán)境[J];電子設(shè)計技術(shù);2006年09期

10 馬華東;陶丹;;多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)及其研究進(jìn)展[J];軟件學(xué)報;2006年09期

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3 楊曼;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對抗[A];四川省電子學(xué)會情報專業(yè)委員會學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2006年

4 闞鳳龍;徐自文;陳楠;左傳文;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及其發(fā)展研究[A];第九屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集（信息科學(xué)與工程技術(shù)分冊）[C];2012年

5 賈杰;趙林亮;常桂然;;面向異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的高能效覆蓋控制[A];中國通信學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集（下）[C];2009年

6 馮健昭;肖德琴;肖克輝;李就好;;基于謂詞的水質(zhì)傳感器網(wǎng)絡(luò)采樣整合優(yōu)化算法[A];紀(jì)念中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會（CSAE 2009）論文集[C];2009年

7 唐云龍;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實驗分析[A];工程設(shè)計與計算機(jī)技術(shù)：第十五屆全國工程設(shè)計計算機(jī)應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

8 杜景林;陳力軍;謝立;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)集成體系結(jié)構(gòu)[A];2008年全國開放式分布與并行計算機(jī)學(xué)術(shù)會議論文集(下冊)[C];2008年

9 李新;田斌;辛陽;陳林順;;傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于音頻的異常事件檢測方法[A];中國電子學(xué)會第十七屆信息論學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

10 劉昊;;面向電子智能服裝的人體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[A];“力恒杯”第11屆功能性紡織品、納米技術(shù)應(yīng)用及低碳紡織研討會論文集[C];2011年

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1 羅清岳;讓無線傳感器網(wǎng)絡(luò)走入生活[N];電子資訊時報;2007年

2 ;多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)[N];中國計算機(jī)報;2006年

3 美國專利律師 譚文曄　薛之揚(yáng);無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專利分析[N];科技日報;2010年

4 本報記者 趙建國;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)改變未來世界[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2011年

5 樊哲高;我國傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作取得新進(jìn)展[N];中國電子報;2012年

6 本報記者 王博;傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)取得新進(jìn)展[N];計算機(jī)世界;2012年

7 溫雅路;利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測能力[N];人民郵電;2008年

8 林宗輝;ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案[N];電子資訊時報;2007年

9 賽迪顧問信息產(chǎn)業(yè)研究中心高級咨詢師 王坤;國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究進(jìn)展[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2009年

10 本報記者 張彤;物物之連[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2010年

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3 張德敬;基于虛擬坐標(biāo)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[D];山東大學(xué);2015年

4 楊顯輝;森林資源數(shù)據(jù)獲取的移動Sink無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

5 畢冉;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的事件監(jiān)測算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 石熙;數(shù)字水印技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2015年

7 徐力杰;低占空比傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度問題研究[D];南京大學(xué);2014年

8 歐陽鍵;面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作傳輸技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

9 馮森;面向智能配用電的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化協(xié)議研究[D];華北電力大學(xué);2015年

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3 彭一;基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點識別技術(shù)研究[D];西南大學(xué);2015年

4 肖力;基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計[D];華南理工大學(xué);2015年

5 劉麗萍;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于時空相關(guān)性的數(shù)據(jù)壓縮[D];西南大學(xué);2015年

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7 黎鳳霞;一種雙極型多變量公鑰密碼算法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)化與實現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2015年

8 王曉彤;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的奶牛健康監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];天津理工大學(xué);2015年

9 劉曉晨;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位方法研究[D];上海師范大學(xué);2015年

10 董曉峰;畜禽養(yǎng)殖環(huán)境感知及動物標(biāo)識技術(shù)裝備集成研究和應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

本文編號：2523133