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基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略
  • ISSN号:1001-9081
  • 期刊名称:《计算机应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]辽宁大学信息学院,沈阳110036, [2]东北大学信息科学与工程学院,沈阳110819, [3]国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司,沈阳110000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61472169,61300233,61472072);国家科技支撑计划项目(2012BAF13B08);国家973预研项目(2014CB360509);辽宁省科学事业公益研究基金资助项目(2015003003);辽宁省科技攻关项目(2012216007).
中文摘要:

针对环境监测、电网冰灾监测等大规模监测系统中监测区域覆盖广、传感器数量大等特性,为节约网络能耗以延长生命周期,提出了一种基于区域分簇的大规模无线传感器网络生命周期优化策略(RCS)。该策略首先利用传感器节点的位置信息进行凝聚的层次聚类(AGNES)算法将大规模网络分区以优化簇首的分布;其次,候选簇首节点竞选簇首成功后进行不均匀分簇,同时加入时间阈值来均衡簇首节点的能耗;最后,采用簇间多跳路由,根据节点剩余能量、与汇聚点距离计算网络能耗代价来构建最小生成树进行路由选择。在仿真实验中,该策略与经典的低功耗自适应分簇(LEACH)协议和能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法比较,簇首能耗平均分别减少了45.1%和2.4%,网络生命周期分别延长了38%和3.7%。实验结果表明,RCS在大规模网络中能有效均衡整体网络能耗,显著延长了网络的生命周期。

英文摘要:

In view of the characteristics of wide monitoring area and large number of sensors in large-scale monitoring systems like environment monitoring and power grid ice-disaster monitoring system, a Regional Cluster-based lifetime optimization Strategy for large-scale wireless sensor network (RCS) was proposed to save the network energy consumption and prolong the lifetime of the network. The strategy firstly used AGNES ( Agglomerative Nesting) algorithm to divide the network into several subareas based on node location for optimizing the distribution of cluster heads. Secondly, uneven clusters would be conducted after cluster heads were generated, and a time threshold value was set to balance node energy consumption. Finally, for inter-cluster communication, a multi-hop routing was adopted by constructing minimum spanning tree on the basis of calculating network energy cost to balance the energy consumption of the cluster heads. In the simulation, compared with LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) and EEUC (Energy-Efficient Uneven Clustering) algorithm, RCS respectively reduced the cluster head nodes' energy consumption by 45.1% and 2.4% on average; and respectively extend the network lifetime by 38% and 3.7%. The simulation results show that RCS can be more efficient to balance the overall network energy consumption, and significantly prolong the network lifetime.

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期刊信息
  • 《计算机应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川省计算机学会中国科学院成都分院
  • 主编:张景中
  • 地址:成都市人民南路四段九号科分院计算所
  • 邮编:610041
  • 邮箱:xzh@joca.cn
  • 电话:028-85224283
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9081
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1307/TP
  • 邮发代号:62-110
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊一等奖,国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵双奖期刊,中文核心期刊,中国科技核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:53679