在这项研究中使用的网络模型是一个网络模型<我talic> N节点随机部署在一个圆形的感应区集中在BS。b有强大的计算和网络管理功能和配备更多的电池或可以通过能量self-replenished收割。因此,b可以继续工作,直到所有的节点都死了。在此基础上,以下假设的基础上。 (1)

所有节点是均匀的,静止的,和能源。每个节点的初始能量等于,表示为<我talic> E₀。每个节点分配一个惟一的标识符(ID),可以收集数据包从集群成员充当CH。CHs传输数据包的BS单个或多个啤酒花。此外,该数据包被认为是成功的传播到达b。

根据实际的传输距离CHs BS,自由空间模型和多径衰落信道模型都需要全面调查;因此,扩展的模型提出了( 37)是采用我们的研究为代表通信能耗路径损耗的考虑。自由空间(<我nline-formula> d 2 功率损耗)或多路径衰落(<我nline-formula> d 4 功率损耗)信道模型。所需的能量传输<我talic> 米一些数据包表示为 (1) E T 米 , d = E 加热器 × 米 + 米 × ε fs d 2 , d < d 0 , E 加热器 × 米 + 米 × ε 国会议员 d 4 , d ≥ d 0 , 在哪里<我talic> E_加热器每一点能源消耗发射机或接收机电路,这取决于因素,如数字编码、调制、滤波、和无线电信号的传播。<我talic> d发射机和接收机之间的距离,然后呢<我talic> d₀利用距离阈值。此外,如果<我talic> d<<我talic> d₀,我们自由空间模型和应用<我talic> ε_fs表明每一点能量系数。否则,多径衰落信道模型,<我talic> ε_国会议员描述了每一点能量系数。

所需要的能量接收的数据信息<我talic> 米位定义如下: (2) E R 米 = E 加热器 × 米 。

在网络的初始化阶段,将传感区域划分为BS均匀<我talic> z部门地区和分层传感区域与自身为中心根据不同的半径。的数量<我talic> z直接反映了集群的密度,就越大<我talic> z价值,集群网络中有。相邻的区域形成的同心圆层和领域半径线被认为是一个集群区域。此外,在每一个部门,一个部门的圆心角<我talic> α细分为该地区的CH选举区,包围和部分部门和每个集群区域进一步指定为CH选举区域集群。CH选举区域是在中间的位置相应的区域(图 1)。

为平衡节点之间的能量消耗在一个集群中,CH旋转选举方法减少单个节点的可能性不断地被选为CH。具体地说,所有地区和CH选举领域分析,旋转。因为每个节点可以确定每个旋转后的集群成员通过网络中其他节点的位置和旋转角度,non-extra-energy新集群的形成将产生的消费。<我talic> β用于表示逆时针旋转角度后,预设轮数据收集(图 2)。

因此,中心线的角度<我talic> n^th区,中心角的范围<我talic> n^thCH选择区,的位置<我talic> n^thCH后选择区域<我nline-formula> p 轮旋转可以通过下面的计算方程,分别为: (3) θ 中间 n = 2 π n z − π z , n ∈ 1、2、3 , … , z , (4) θ 选举 n = 2 π n z − π z − α 2 , 2 π n z − π z + α 2 , (5) θ 选举 p = 2 π n z − π z − α 2 + p β , 2 π n z − π z + α 2 + p β , p ∈ z + 。

节点靠近BS不可避免的需要进行更多的转发任务。在这项研究中,每一层的CH选举竞争范围是调整使用圆形分层间隔与BS(图的距离成正比 3),占能源消耗过度的CHs BS附近。分层的方法可以表示如下: (6) R 1 = r 0 , 我 = 1 , R 我 − 0 = ε 我 r 0 , 我 ≥ 2 , R 我 = ε 我 r 0 − ε 我 − 1 r 0 , 我 ≥ 2 , 在哪里<我talic> R₁表示网络的第一层的半径,<我talic> R _我−0代表的距离<我talic> 我^thb层,<我talic> R _我描绘的圆形区域的宽度<我talic> 我^th层,<我talic> R₀意味着第一层的初始半径,<我talic> ε(0.5≤<我talic> ε≤1.5)表示半径系数。

网络划分为集群后,它变成了一个关键问题,为每个选举区域选择一个合适的CH。选择节点选举的中心线附近区域的CH有利于平衡集群内的传输能耗和减少集群之间的通信距离。尽管如此,只考虑的位置因素,忽略了剩余能量选择CHs,很容易造成低能CHs的过早失效。在这项研究中,节点和相应的中心线之间的距离选举区域和节点剩余能量作为候选人参数CH。CH选择标准的节点评分函数可以描述如下: (7) CH j = 1 − χ D 马克斯 − D j 米 D 马克斯 + χ E j E 0 , 在CH _j是节点的分数吗<我talic> j,<我talic> χ(0≤<我talic> χ≤1)是体重调整系数,<我talic> D_马克斯的外边界长度的一半是CH选举区域节点<我talic> j所在地,<我talic> D _j米垂直距离节点吗<我talic> j选举区域的中心线,<我talic> E _j节点的剩余能量吗<我talic> j,<我talic> E₀是节点的初始能量<我talic> j。节点与得分最高的为每一个选举区被选中相应的CH集群。

每次旋转区和CH选举地区后,每个选举区域的节点计算他们的分数与位置和剩余能量来决定他们是否能成为CH。然后选择CHs在同一地区建立一个从外到内交付数据链通信链路数据包来自每个集群BS。整个过程中显示了网络通信的算法 1。图 4说明了该场景的仿真结果(<我talic> N= 200,<我talic> z= 4,<我talic> 我= 5,<我talic> β= 15°)。作为显示在图 4(一)在主nonrotation阶段,每个集群的选择CH基本上是分布式选举的中心线附近区域。45旋转后,当选CHs明显偏离中心线的变化(图节点剩余能量 4(b))。

输入:许多部门地区<我talic> z,中央每个CH选举区域角<我talic> α、体重调整系数<我talic> χ第一层半径<我talic> r₀,层数<我talic> 我、半径系数<我talic> ε、旋转角<我talic> β,每个节点的位置和数量的数据采集每旋转轮,节点的道德门槛。