針對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗不均和能效率低下等問(wèn)題,提出了一種融合時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間,還提高了節(jié)點(diǎn)的能效率;其中在節(jié)點(diǎn)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(diǎn)能量異構(gòu)環(huán)境下分別提高了48.22%、37.14%和20.23%。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2020,39(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

無(wú)線(xiàn)通信模型

文獻(xiàn)[11]是基于時(shí)間激發(fā)的簇頭輪換算法，在簇頭競(jìng)爭(zhēng)結(jié)束后，新簇頭按照時(shí)分多址(TDMA)機(jī)制對(duì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)分配時(shí)間片段，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在簇頭分配的時(shí)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(diǎn)會(huì)在分配時(shí)間片內(nèi)連續(xù)發(fā)送s個(gè)等長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀，在這種簇頭時(shí)分多址的調(diào)度中，未被分配時(shí)間片的節(jié)點(diǎn)就會(huì)進(jìn)入休眠中，以節(jié)省自身能量。分簇在經(jīng)過(guò)s輪數(shù)據(jù)發(fā)送后，自動(dòng)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(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)相近時(shí)，Ecluster就小，反之簇頭通信所耗Ecluster就大，為了計(jì)算調(diào)節(jié)參數(shù)σ與簇頭、匯聚節(jié)點(diǎn)距離關(guān)系，這里設(shè)定匯聚節(jié)點(diǎn)處于兩種不同的位置:一種是處于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的中心，即坐標(biāo)(50,50);另一種是處于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的外圍，即坐標(biāo)(150,50)。以第1個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間來(lái)計(jì)算無(wú)線(xiàn)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(diǎn)處于中心還是無(wú)線(xiàn)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(diǎn)處于網(wǎng)絡(luò)中心，σ=0.614時(shí)，取得最大數(shù)據(jù)傳輸輪數(shù);當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)處于網(wǎng)絡(luò)外，σ=0.568時(shí)取得最大數(shù)據(jù)傳輸輪數(shù)。根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的假定，本文主要考慮匯聚節(jié)點(diǎn)處于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的中心，所以這里設(shè)置σ=0.568。

【參考文獻(xiàn)】：
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