树型链式非均匀分簇混合多跳路由算法TUCHM

"树型链式非均匀分簇混合多跳路由算法(TUCHM)是针对无线传感器网络(WSN)的一种新的节能策略，旨在均衡网络能耗，延长网络寿命。该算法结合了树型结构、链式连接、非均匀分簇以及混合多跳路由的概念，以解决传统LEACH算法在大面积仿真环境下存在的簇内远距离单跳传递和簇头到Sink节点远距离单跳传递的问题。" 在无线传感器网络中，节点的能量消耗是网络寿命的关键因素。传统的LEACH（低能量自组织网络协议）算法虽然能够有效地分配簇头角色，但存在簇内通信距离过长和簇头到Sink节点通信距离过长的问题，导致部分节点过早耗尽能量。胡中栋、张康和王振东提出的TUCHM算法对此进行了优化。 首先，TUCHM算法引入了候选簇头之间的角度控制机制，这一创新点有助于更合理地选择簇头，避免了由于单一指标（如节点剩余能量）导致的簇头不均衡现象。通过考虑节点位置关系，可以形成更为高效的树型链式非均匀簇结构。这种结构降低了节点间的通信距离，减少了能量消耗。 其次，TUCHM算法采用了混合层次网络拓扑，这意味着它结合了多跳路由和单跳路由的优点。在簇内部，数据可以通过多跳方式传递，减少单个节点的压力；在簇间，数据则通过树型链式结构由簇头逐级传递，直至达到Sink节点，避免了远距离的单跳传输。 此外，TUCHM还对蚁群算法的路径选择概率模型和信息素更新模型进行了改进。蚁群算法是一种基于生物行为的优化方法，用于寻找网络中的最优路径。通过调整信息素的更新规则和路径选择策略，算法能够在保证数据高效传输的同时，进一步降低能量消耗，提高网络稳定性。 通过与LEACH和DEEC（分布式能量效率路由）算法的对比实验，TUCHM算法表现出更优的性能。实验结果显示，TUCHM算法在节点存活数量、网络稳定周期和生命周期、节点剩余能量方差等方面都有显著提升。这表明TUCHM算法在实际应用中能够更好地平衡网络能耗，延长无线传感器网络的生存时间。 TUCHM算法是一种有效的无线传感器网络路由策略，它融合了多种优化技术，以适应复杂环境下的通信需求，提高了网络的能效和生存时间。其对无线传感器网络的理论研究和实际部署具有重要的指导意义。