一种无线传感器网络中基于节点密度的簇头选择算法

"无线传感器网络中基于节点密度的簇算法 (2009年)，一种旨在优化能量效率并延长网络生存时间的路由策略" 在无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）中，路由协议的设计是核心问题之一，因为它直接影响网络的性能和寿命。无线传感器网络通常由大量低功耗、具有感知、处理和通信能力的节点组成，它们部署在特定区域用于监控或数据收集。由于节点的能量有限，因此设计能量有效的路由协议至关重要。 Leach（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）算法是一种广泛研究的WSN分簇路由协议，其目标是通过周期性地选举簇头节点来分散能量消耗，从而延长网络寿命。Leach算法的优点在于其简单性和能量效率，但它的主要缺点在于簇头的选择基于随机性，可能导致簇头节点过早耗尽能量，进而造成网络的不均衡。 基于这一问题，本文提出了一种新的簇算法，该算法在Leach的基础上引入了节点密度的概念。节点密度是指区域内节点的分布情况，它可以帮助更好地理解网络的能量分布和负载情况。算法在选举簇头时，不仅考虑节点的剩余能量，还考虑其周围的节点密度。这样可以确保在簇规模划分上更公平，使得每个簇的成员数量接近，从而减少部分簇头因处理过多数据而导致的过度耗能。 通过这种方式，新算法能够有效地平衡网络负载，减少由于节点能量分布不均导致的早期死亡现象。此外，通过仿真对比，该算法被证明可以显著延长网络的生存时间，降低整体能耗，从而提高整个无线传感器网络的效率和稳定性。 关键词：无线传感器网络，分簇路由协议，Leach算法，节点密度，网络生存时间 中国图书分类号：TP393 文献标识码：A 总结来说，这项工作为无线传感器网络提供了一个改进的簇算法，它通过考虑节点密度来优化能量消耗，从而提高了网络的整体性能和生存时间。这种策略对于大规模、长期运行的WSN尤其有价值，因为它有助于实现更均衡的能量利用，减少不必要的能源浪费。通过这样的优化，可以确保网络的持久性和可靠性，满足各种监测和数据采集任务的需求。