12、无线传感器网络节能聚类协议：PSO与LEACH的创新应用

无线传感器网络节能聚类协议：PSO与LEACH的创新应用

1. 无线传感器网络聚类背景

无线传感器网络（WSN）在智能电网、医疗保健、工业自动化和军事监控等领域得到了广泛应用。然而，传感器节点的电池无法充电，能量和存储能力有限，因此需要明智地使用能量以延长网络寿命。为解决这一问题，聚类方法被广泛采用，网络被划分为较小的簇，由簇头（CH）和成员节点组成，通信分为簇内和簇间模式。但多跳路由会导致内部流量负载和能量消耗，即“热点问题”，传感器节点和簇头的故障也会中断网络通信。

2. 基于PSO的TDMA节能不等聚类协议

2.1 相关算法及问题

• LEACH - C ：基站使用退火方法选择最佳数量的簇头，以提升网络寿命，但会导致能量分布不平衡，远离基站的簇头更多，单跳通信寿命较短。
• PSO - C ：基站控制簇头选择和簇形成，考虑簇内节点和当前能量，但未考虑与基站的距离，导致簇头与基站直接通信时功率利用问题。
• EBUC ：形成不等簇，使基站附近有成员节点以进行簇间流量中继，但未考虑节点剩余能量、容错问题，导致能量不平衡。
• IPSO ：改进版的PSO，通过增加粒子搜索范围提高性能，但仍存在未解决的问题。
• PSO - ECHS ：使用适应度函数增强簇头选择和簇形成，但基站位置变化会降低网络性能。
• PSO - UFC