發(fā)布時(shí)間：2022-01-01 09:18

　　非規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的分簇劃分會(huì)產(chǎn)生負(fù)載不均,導(dǎo)致出現(xiàn)"能量熱區(qū)"現(xiàn)象。在復(fù)雜水系無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測背景下,針對非規(guī)則網(wǎng)絡(luò)分簇劃分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不均勻問題,提出一種基于遺傳機(jī)理的智能分簇算法。建立了拓?fù)淠Ｐ秃湍芎哪Ｐ?設(shè)計(jì)了基于能耗最小原則的遺傳聚類策略。給出了P矩陣編碼方式,避免了數(shù)據(jù)計(jì)算的平方遞增;構(gòu)造了自適應(yīng)遺傳算子和模糊修正算子,提高了搜索的有向性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法在網(wǎng)絡(luò)分簇、能耗負(fù)載、生存時(shí)間等方面具有較好的性能。 

【文章來源】：系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2019,31(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

復(fù)雜水系網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布Fig.1Nodedistributionofcomplexwaternetwork

第31卷第11期Vol.31No.112019年11月華翔,等:面向復(fù)雜水系無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的智能分簇算法研究Nov.,2019http:∥www.china-simulation.com2257圖1復(fù)雜水系網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布Fig.1Nodedistributionofcomplexwaternetwork根據(jù)圖1非規(guī)則復(fù)雜水系無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布，設(shè)計(jì)非規(guī)則復(fù)雜水系網(wǎng)絡(luò)模型如圖2所示。該模型的提出是建立在以下假設(shè)條件基礎(chǔ)上：1)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)位于非規(guī)則區(qū)域內(nèi)，無孤立節(jié)點(diǎn)isoX，且各節(jié)點(diǎn)均為地理位置靜止節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)賦予唯一的ID，具有相同的初始能量Einit；2)區(qū)域被劃分為m個(gè)簇，第i個(gè)簇用Si表示(i1,2,3,...,m)，ijSSij；3)每個(gè)簇Si在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)有且僅有一個(gè)簇頭Hi，簇頭集合12,,...,mHHHH；4)簇Si有n個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，以集合12,,...,iiiinXXXX表示；5)dhm表示簇頭與成員節(jié)點(diǎn)的距離，dhh表示簇頭與其他簇頭的距離，dbs表示簇頭與基站的距離。1.2無線通信網(wǎng)絡(luò)能耗模型復(fù)雜水系網(wǎng)絡(luò)的通信能耗包括簇頭節(jié)點(diǎn)iH和簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)Xi之間的通信能耗、簇頭之間的通信能耗以及簇頭和基站的通信能耗，如圖3所示。通信能耗滿足自由空間傳播模型和多徑衰落模型。圖2非規(guī)則復(fù)雜水系網(wǎng)絡(luò)模型Fig.2Irregularcomplexwaternetworkmodel

第31卷第11期系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)Vol.31No.112019年11月JournalofSystemSimulationNov.,2019http:∥www.china-simulation.com2258圖3復(fù)雜水系網(wǎng)絡(luò)通信能耗模型Fig.3Communicationenergyconsumptionmodelofcomplexwaternetwork發(fā)送節(jié)點(diǎn)向距離為d的接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送單位比特?cái)?shù)據(jù)所消耗的能量為：4020,(d),elecampTxelecfsEdddEEddd≤(1)相應(yīng)地，接收節(jié)點(diǎn)接收單位比特?cái)?shù)據(jù)消耗的能量為：RxelecEE(2)式中：elecE為發(fā)送或接收單位比特?cái)?shù)據(jù)所耗費(fèi)的能量；εamp，εfs為多徑衰落和自由空間傳播兩種模型[10]功放電路的能耗系數(shù)，d0為區(qū)分兩種模型的門限閾值。單個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)的通信能耗主要包括與簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)之間通信、與其他簇頭節(jié)點(diǎn)之間通信，以及與基站之間通信的能耗。簇頭節(jié)點(diǎn)處理單位比特?cái)?shù)據(jù)的能耗headE可表示為：1211414()()[()]nheadRxelechmfsimRxelechhampiRxelecbsampEEEdEEdEEd(3)成員節(jié)點(diǎn)的能耗主要是與簇頭節(jié)點(diǎn)通信的能耗。通常成員節(jié)點(diǎn)到簇頭的距離較近，成員節(jié)點(diǎn)傳輸單位比特?cái)?shù)據(jù)的能耗memberE為：2[()]memberRxelechmfsEEEd(4)單獨(dú)簇內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)處理單位比特?cái)?shù)據(jù)的能耗為：11nclusterheadmemberiEEE(5)復(fù)雜水系全網(wǎng)能耗總和為：1msumclusteriEiE(6)要使得全網(wǎng)能耗總和最小，由0sumEm得最優(yōu)簇頭數(shù)目為：2()fsoptampbselecnmdE(7)結(jié)合基站坐標(biāo)值，由式(7)可得理想情況?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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