62、无线传感器网络与PLC教育虚拟实验系统技术解析

无线传感器网络与PLC教育虚拟实验系统技术解析

无线传感器网络的最近邻聚类功率控制算法

无线传感器网络以高密集性为典型特征，然而，在这种密集网络中，大量相邻节点会引发一系列无线通信问题，如路由选择复杂、节点间干扰严重，这不仅限制了无线频段的有效利用，还容易导致节点失效。因此，寻找实用且有效的拓扑控制算法成为当务之急，而节点传输功率控制正是拓扑控制研究的一个重要方向。

目前，学者们已经提出了众多新的功率控制算法，如VRTPC、PCAP、LMA和LMN、CBTC等。不过，之前基于最近邻距离算法的功率控制方法仅适用于单簇网络，在多簇网络环境下，网络寿命会显著缩短。为解决这一问题，最近邻聚类功率控制算法（NNCPCA）应运而生。

最近邻距离算法

在密集网络中，每个节点平均可利用的无线资源有限，降低传输功率、减少节点无线接入竞争和能耗至关重要。最近邻距离算法通过测量节点密度来调节传输功率，从而延长网络寿命。

设 (d_{i}^{(j)}) 表示节点 (x_{i}) 与其第 (j) 阶相邻节点的距离，在 (M) 个节点中，根据节点 (x_{i}) 与其第 (j) 阶相邻节点的距离，可计算其平均值、均方根和方差：
- 平均值：(d_{i}^{av}=\frac{1}{M}\sum_{j = 1}^{M}d_{i}^{(j)})，(j = 1,2,\cdots,M - 1)
- 均方根：((d_{i}^{2})^{av}=\frac{1}{M}\sum_{j = 1}^{M}(d_{i}^{(j)})^{2})，(j = 1,2,\cdots,M - 1)
- 方差：(\sigma_{M,m}^{2}=\frac{1}{m