无线传感器网络多级环形分簇优化算法

摘要

针对无线传感器网络通常选择密度峰值作为簇首，而这些节点可能不具备最优的能量状态或网络位置，会因能量耗尽而过早失效，形成能量空洞，影响网络运行稳定性的问题，提出一种无线传感器网络多级环形分簇的优化算法.首先，根据无线传感器网络区域边界到基站的距离对网络区域进行等距离划分，以获得多个环形区域；其次，在各环形区域内，利用CFSFDP算法，根据节点的密度和距离进行分簇，以均衡簇内节点分布并优化通信负载；再次，在确定各层环形区域内的最佳簇数量后，计算各节点的权重值，并选取权重值较大的节点作为聚类中心，完成节点分簇；最后，考虑节点的剩余能量和相对密度，动态选择簇首，并建立多级分簇结构，同时根据簇首的剩余能量比率进行数据传输排序，均衡各节点的能量消耗，避免部分节点过早失效，保证连通性和传输效率，实现无线传感器网络多级环形分簇优化.实验结果表明，该方法的存活节点数量保持在280个以上，节点最大剩余能量和最小剩余能量均在3.5 J以上，且负载平衡值最高，可以保持在0.8以上，从而避免因能量耗尽导致的能量空洞，保证无线传感网络的稳定运行.

关键词

无线传感器网络 / 多级环形分簇 / CFSFDP算法 / 剩余能量 / 相对密度