蜂窝聚类网络的能量级别分簇和簇头选择算法

发布时间：2019-08-05 12:50

【摘要】：针对无线传感器网络分簇结构存在簇间重叠覆盖率较高和簇内节点能量不均衡的问题,提出一种能量级别的蜂窝聚类结构无线传感器网络结构。给出最小化总簇头能耗下的簇间通信距离,减少簇头在通信上的能量负担,由于分簇结构的正六边形特征使得所有的簇间通信距离相同,有利于簇头间的能量均衡,簇间的重叠覆盖率达到最小,提高网络的能量利用效率。在簇头的选择上,采用一种基于能量级别的簇头选举机制,延长节点的平均寿命。实验结果表明,相比基于多层次和距离感知的集群机制以及基于多目标模糊聚类的分簇算法,CSLC算法在节点平均剩余能量上分别提高了15.6%和24.5%,节点存活时间分别提高了15.8%和4.7%。
【图文】：

第３８卷第７期逦刘文杰，白艳宇：蜂窝聚类网络的能量级别分簇和簇头选择算法逦．１７６１邋．逡逑（ｇ）逦结构如图１的蜂窝聚类结构。在该结构中，节点分为４种逡逑＾逦＾邋Ｘ逦状态，分别为：逡逑簇头：当节点当选为簇头，并广翻息给簇内成员宣逡逑Ｅ，，邋＝ＪＶｆ（ＥＭ，，，＋Ｅ？＋ＥＬ）逦称当选簇头，接着簇头分配时隙给不同的簇内成员在其数逡逑＝Ｍ（（ＥＵＲ－邋＋邋Ｅ，）Ｎ＾ａ邋＋邋ＥｒＮ？）邋＋逦据库内进行登记。簇头定期根据所分配的时隙在簇头间或逡逑ｍｅ，ｖｒ邋（ｔ－Ｎｒｍｕｖ：Ｎ＂－）逦簇头与汇聚节点间发送和接收信息。逡逑ＶＲ逦簇内成员：一个簇内成员属于一个特定的集群，它定逡逑

？邋１７６２邋？逦计算机工程与设计逦２０１７年逡逑个数据结果都是１00次实验仿真后的平均值，并且每次仿逦上逡逑真时间都为１０００轮。横坐标》表示网络的节点数量，每个逦炎，＾邋．必逡逑网络节点平均剩余能量记录值都是在节点数量变化的条件逡逑６００－逦Ｍ逦ｊＱ－邋－逡逑下进行的，节点平均剩余能量的计算方法为仿真结束后所．逦｜逦ｚ，：，．．＇．．．．逦一＂一°逡逑有节点的剩余能量除以节点数。从图２的曲线走势可以看逦ｇ５５（ｒ逡逑出，随着节点数量的增多，网络节点平均剩余能量都在逐逦ｇ邋５００：逡逑渐增大，这是由于节点增多使得每个节点平均到的能量负逦＜Ｔ４５０－逡逑担变小，剩余能量增大。在图２中ＣＳＬＣ算法的节点平均逦？邋４００］邋ｆ逡逑剩余能量相比ＥＥＭＤＣ算法和ＭＯＦＣＡ算法分别提高了逦Ｚ逡逑１５．６％和邋２４．５％。ＭＯＦＣＡ算法在减少能量消耗的问题上逦．．＇２＾0邋＇邋３ｍ邋＇邋４ｍ邋＇邋ｓｍ邋＇邋６ｍ邋＇邋７ｒｏ邋＇邋ｓｉｘ）＇逡逑联注了|>头的选举方法，族间数据通信的能量消耗问题逦＾ＫＫＭＯＣ邋ＭＯＦＣＡ邋ＣＳＬＣ逡逑并没有考虑，而ＥＥＭＤＣ算法在能量问题上考虑了簇头与逦￣逦＃逦．逡逑基站的距离以及簇头间的跳数，然而会使靠近汇聚端的节逦＠３逦＋邋ｆ逡逑点带有更大的能量负担，且减少跳数意味着族间灥信距初始节点数为４00个，从图中可以看出，剩余存活节点数逡逑离变长’|>头的能量负担也更大。ＣＳＬＣ邋＿＿窝聚类结枿仿栥数的增加而不断减少。通过文献［ｕ］实验部逡逑构采用最小化总簇头能耗下的簇间通ｆｅ距离’并且簇头Ｗ逦分可以了解到⑷冗八算法的仿真节点数为１（）（）个，，每个逡逑选择机制考虑
【作者单位】： 南阳理工学院计算机网络中心;中原工学院信息商务学院信息技术系;
【基金】：河南省科技攻关重点计划基金项目(122102210563;132102210215) 河南省高等学校重点科研项目计划基金项目(15B520008) 河南省科技厅资助性基金项目(9412012Y0004;9412012Y0005)
【分类号】：TN929.5;TP212.9

【参考文献】

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本文编号：2523133