基于改进BIRCH的双簇首WSN能耗优化研究

发布时间：2021-03-30 22:02

　　传统无线传感器网络动态路由算法在进行簇的划分及簇首的选举时,仅分别进行二维和三维因素的考量。针对这些问题,首先,通过引入改进的BIRCH聚类算法,将簇划分依据优化至三维;同时,通过不均匀的簇划分,解决均匀分簇可能引发的"热点"问题。其次,引入多维双簇首策略,将现存的内外通信双簇首节点的选取机制由三维向四维优化,并针对内外簇首工作特性的不同采用相应的选取策略。经仿真实验验证,所提算法相较于对比算法在网络生命周期和节点能耗均衡性上,均实现了一定的提高。 

【文章来源】：计算机工程与科学. 2020,42(06)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

通信模型

算出簇内节点后,将概率集{QIi,j}与{QOi,j}进行降序排列,其形式如图2a和图2b所示。将图2a和图2b的队列分别记为{QIi,j}与{QOi,j},从队列前端开始,对QIi,j和QOi,j所对应的节点进行选择和判断,其过程如下所示:

经过上述算法,本文构建了一种基于改进BIRCH聚类的双簇首传输方案,其框架如图3所示。该方案有以下几个优点:(1)BIRCH聚类是多维聚类,能够将节点的不同信息均纳入到聚类因素中;(2)BIRCH聚类为不均匀聚类,在添加距离因子后,可以控制不同距离下子簇的大小,避免出现“热点”问题;(3)相较于传统的主副簇首策略和内外簇首策略,使用簇首选取队列保证了单轮次中簇首节点能量消耗的降低;(4)减少了数据传输过程中的能量消耗。本文算法的时间复杂度为O(N2),N为网络节点数量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于优化成簇多跳的LEACH协议改进[J]. 石美红,王臻跃,姜寿山,赵辉.  计算机应用与软件. 2016(09)
[2]基于路由信息的无线传感器网络跨层MAC协议[J]. 董颖,周占颖,苏真真,徐洋,钱志鸿.  吉林大学学报(工学版). 2017(02)
[3]嵌入式软件算法级能耗建模与分析[J]. 张晶,陈沫良.  计算机工程. 2014(06)



本文编号：3110230