采用不等簇划分和簇头轮换优化技术的节能无线传感器网络

《Scientific Reports》：Energy-efficient wireless sensor networks using unequal clustering and cluster head rotation optimization

　　

摘要

在采用多跳路由协议的无线传感器网络（WSN）中，能量空洞问题是一个重大挑战。靠近基站（BS）的节点由于数据流量较大，通常会消耗更多的能量，从而导致网络能量更快地耗尽，并在基站附近形成能量空洞。为了解决这个问题，本文提出了一种解决方案，即在非均匀网格簇中引入移动数据收集器（MDC）。簇的数量和大小是根据无线电能量模型的阈值传输值来确定的，这有助于实现网络中数据流量的均衡分布。簇头（CH）的选举基于节点与簇中心的距离及其剩余能量。此外，通过一种节能的簇头更换机制优化了簇头轮换的频率。引入MDC后，可以从垂直边界上的簇头收集数据，有效减少能量空洞的出现，并延长网络的整体寿命。仿真结果表明，与现有的类似方案相比，我们的协议性能更优越。我们的工作使用OMNeT++进行了仿真，结果显示其能耗比现有方案降低了约21%。