發(fā)布時間：2021-10-25 05:08

　　針對無線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能耗不均和能效率低下等問題,提出了一種融合時間和剩余能量激發(fā)的分簇優(yōu)化算法。首先給出了簇頭輪換策略和輪換能量閾值,同時重新定義剩余能量閾值,并以此作為激發(fā)簇頭輪換的臨界條件,在網(wǎng)絡(luò)模型既定的情況下分別推導(dǎo)出傳輸輪數(shù)和剩余能量激發(fā)調(diào)節(jié)參數(shù)以實現(xiàn)簇頭輪換策略的精準(zhǔn)切換。仿真結(jié)果表明,相較于時間激發(fā)分簇、剩余能量激發(fā)分簇和LEACH-RE算法,分簇算法不僅延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間,還提高了節(jié)點的能效率;其中在節(jié)點能量同構(gòu)環(huán)境下分別提高了28.62%、39.91%和13.94%;在節(jié)點能量異構(gòu)環(huán)境下分別提高了48.22%、37.14%和20.23%。 

【文章來源】：實驗室研究與探索. 2020,39(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

無線通信模型

文獻(xiàn)[11]是基于時間激發(fā)的簇頭輪換算法，在簇頭競爭結(jié)束后，新簇頭按照時分多址(TDMA)機(jī)制對簇內(nèi)節(jié)點分配時間片段，簇內(nèi)節(jié)點在簇頭分配的時間片內(nèi)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭，發(fā)送數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。在穩(wěn)定階段，節(jié)點會在分配時間片內(nèi)連續(xù)發(fā)送s個等長數(shù)據(jù)幀，在這種簇頭時分多址的調(diào)度中，未被分配時間片的節(jié)點就會進(jìn)入休眠中，以節(jié)省自身能量。分簇在經(jīng)過s輪數(shù)據(jù)發(fā)送后，自動激發(fā)簇頭輪換，那么一輪數(shù)據(jù)傳輸簇頭所耗能量為

基于剩余能量的分簇輪換受能量閾值α的直接影響，而閾值α的取值不僅與當(dāng)選簇頭的剩余能量有關(guān)還與調(diào)節(jié)參數(shù)息息相關(guān)。將能量閾值α按照文獻(xiàn)[18]中進(jìn)行設(shè)置，即α=0.1 J，從剩余能量的分簇輪換所耗能量可以看出，調(diào)節(jié)參數(shù)的大小與簇頭通信所耗Ecluster有關(guān)。當(dāng)簇頭節(jié)點與匯聚節(jié)點相近時，Ecluster就小，反之簇頭通信所耗Ecluster就大，為了計算調(diào)節(jié)參數(shù)σ與簇頭、匯聚節(jié)點距離關(guān)系，這里設(shè)定匯聚節(jié)點處于兩種不同的位置:一種是處于無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的中心，即坐標(biāo)(50,50);另一種是處于無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的外圍，即坐標(biāo)(150,50)。以第1個節(jié)點死亡時間來計算無線網(wǎng)絡(luò)生命周期，考察數(shù)據(jù)傳輸輪數(shù)與調(diào)節(jié)參數(shù)σ的關(guān)系，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，不論匯聚節(jié)點處于中心還是無線區(qū)域外，σ與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)輪數(shù)的關(guān)系大致相當(dāng)。都是隨著σ的增大，數(shù)據(jù)傳輸輪數(shù)先增大后減少。當(dāng)匯聚節(jié)點處于網(wǎng)絡(luò)中心，σ=0.614時，取得最大數(shù)據(jù)傳輸輪數(shù);當(dāng)匯聚節(jié)點處于網(wǎng)絡(luò)外，σ=0.568時取得最大數(shù)據(jù)傳輸輪數(shù)。根據(jù)對網(wǎng)絡(luò)模型的假定，本文主要考慮匯聚節(jié)點處于無線網(wǎng)絡(luò)的中心，所以這里設(shè)置σ=0.568。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH算法的研究與改進(jìn)[J]. 池濤,嚴(yán)浩偉,陳明.  小型微型計算機(jī)系統(tǒng). 2018(10)
[2]面向環(huán)境監(jiān)測的WSN中基于定向傳輸?shù)母吣苄酚伤惴╗J]. 馬忠彧,馬宏鋒,彭琳茹,李祥林.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2018(02)
[3]分布式能量均衡的WSN動態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略[J]. 甄巖,李興,楊靜.  電子與信息學(xué)報. 2018(02)
[4]一種非均勻分簇的路由算法[J]. 何超,王琨.  計算機(jī)科學(xué). 2017(08)
[5]一種結(jié)合K-means均勻分簇和數(shù)據(jù)回歸的WSN能量均衡策略[J]. 葉繼華,萬葉晶,劉長紅,王仕民.  小型微型計算機(jī)系統(tǒng). 2017(08)
[6]基于粒子群優(yōu)化的雙層WSN分簇與路由算法[J]. 李剛,王偉.  控制工程. 2017(07)
[7]無線網(wǎng)絡(luò)非均勻分簇路由算法改進(jìn)研究與仿真[J]. 陳瑞志.  計算機(jī)仿真. 2017(04)
[8]基于節(jié)點剩余能量的分時分簇LEACH改進(jìn)算法[J]. 吳標(biāo),余劍,易仁杰.  火力與指揮控制. 2016(10)
[9]基于活動預(yù)測和能耗均衡的WSN路由算法[J]. 汪成亮,王強(qiáng).  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[10]改進(jìn)的基于分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)聚合算法[J]. 付帥,馬建峰,李洪濤,王長廣.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2014(04)



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