大规模WSN的簇头竞争加权拓扑控制优化策略

大规模无线传感网络（Wireless Sensor Network, WSN）的研究一直致力于解决能源效率问题，特别是对于节点能量有限的情况。论文《基于簇头竞争的大规模无线传感网络加权拓扑控制方法》由陈锴、陈佐等人提出，针对WSN中随着网络规模扩大，簇头节点与基站节点间的通信距离增长导致能耗剧增的问题，提出了一个新颖的解决方案——WTCC（Weighted Topology Control based on Cluster Header Competition）。 在传统的方法如LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）中，簇头的选择通常采用随机策略，但WTCC引入了竞争机制。在簇头选择阶段，节点不仅考虑自身的剩余能量，还考虑其在区域内的密度，通过这两个关键指标进行竞争，以选择出更合适担当簇头的节点。这种策略旨在提升整体网络的能源利用效率，使能量消耗更加均衡。 接着，WTCC进入加权树生成阶段，通过将簇头与基站节点之间的距离的平方作为权重，构建了一种加权生成树。这种方法创建了簇间的多跳路径，有效地减少了簇头节点和基站节点之间的平均距离，进一步降低了通信能耗。这种设计有助于延长网络的整体生命周期，因为减少了单个节点的能量消耗，使得整个网络的生存周期得到显著提升。 对比实验显示，在所有节点能量相同的条件下，WTCC相较于LEACH、LEACH-MF（Multi-hop flooding）和CMRA（Clustering-based Multihop Routing Algorithm）等其他常用算法，具有显著的寿命优势。这表明WTCC在大规模无线传感网络的拓扑控制方面展现出强大的性能，特别是在优化能耗平衡和网络生存周期方面。 该研究论文的主要贡献在于创新的簇头竞争策略和加权生成树设计，为大规模无线传感器网络的高效管理和能源节约提供了一种实用且有效的解决方案。这对于当前和未来WSN的设计、部署和维护都具有重要意义。此外，论文还获得了高等学校博士学科点专项科研基金和湖南省自然科学基金的支持，体现了其学术价值和应用前景。