• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      基于TEEN路由協(xié)議的節(jié)能改進(jìn)算法

      2017-11-08 05:47:04沈陽(yáng)理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院崔宏瑤胡樹(shù)杰胡玉蘭
      電子世界 2017年20期
      關(guān)鍵詞:路由閾值能量

      沈陽(yáng)理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 崔宏瑤 胡樹(shù)杰 胡玉蘭

      基于TEEN路由協(xié)議的節(jié)能改進(jìn)算法

      沈陽(yáng)理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 崔宏瑤 胡樹(shù)杰 胡玉蘭

      在TEEN路由協(xié)議中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)選簇頭的概率相同是因?yàn)槠涑跏寄芰肯嗤欢鴮?shí)際中傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network,WSN)大多是能量異構(gòu)的,這會(huì)導(dǎo)致能量不均衡而引起浪費(fèi)。另外,TEEN路由協(xié)議選出的簇頭會(huì)有因距離太近而導(dǎo)致簇的覆蓋,這也會(huì)造成能量浪費(fèi)?;赥EEN路由協(xié)議能量浪費(fèi)的情況本文提出了一種節(jié)能改進(jìn)算法。此改進(jìn)算法對(duì)于能量浪費(fèi)現(xiàn)象能有效改善,進(jìn)而延長(zhǎng)WSN的壽命。

      傳感器網(wǎng)絡(luò);路由協(xié)議;TEEN改進(jìn)算法

      0 引言

      WSN是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò),大量微型傳感器被投放在需要監(jiān)測(cè)的區(qū)域來(lái)組成一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò),微型傳感器會(huì)協(xié)作的感知、采集、處理監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)對(duì)象信息,并上傳給上一級(jí)進(jìn)行進(jìn)一步處理。WSN的發(fā)展主要得益于隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)、片上系統(tǒng)(SOC,System on Chip)、無(wú)線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的高速發(fā)展。

      1 傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

      在通信的結(jié)構(gòu)方面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分為平面路由協(xié)議和分簇路由協(xié)議[1]。平面路由協(xié)議包括洪泛路由協(xié)議(flooding)、閑聊路由協(xié)議(gossiping)、SPIN(sensor protocolfor information via negotiation)法。洪泛路由協(xié)議是是一種簡(jiǎn)單有效的路由協(xié)議。在洪泛路由協(xié)議中,節(jié)點(diǎn)會(huì)以廣播的形式轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)分組,并丟棄重復(fù)的數(shù)據(jù)分組。 洪泛路由不用維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由計(jì)算,實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單,對(duì)于要求高健壯性的場(chǎng)合尤其適用,但卻存在資源消耗大、信息內(nèi)爆、資源盲點(diǎn)等問(wèn)題;閑聊路由算法在洪泛法基礎(chǔ)上利用隨機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法減少了資源的浪費(fèi);SPIN協(xié)議是一種以數(shù)據(jù)為中心的自適應(yīng)通信路由協(xié)議。它通過(guò)使用節(jié)點(diǎn)間的協(xié)商制度和資源自適應(yīng)機(jī)制,解決了洪泛路由存在的缺點(diǎn)。分簇路由協(xié)議有低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH),PEGASIS(Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems)協(xié)議,節(jié)能的閾值敏感路由協(xié)議(Thresholdsensitive Energy-Efficient Sensor Network,TEEN)。其中,在LEACH協(xié)議中提出了“輪”的概念,每一輪中包括簇的建立和穩(wěn)定運(yùn)行兩個(gè)階段,穩(wěn)定運(yùn)行階段要遠(yuǎn)大于簇的建立階段;PEGASIS是在LEACH的分簇算法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu);TEEN算法類似于LEACH的分簇算法,但卻增加了兩個(gè)閾值,減少了沒(méi)有必要的信息傳輸,降低了能量的消耗。

      2 TEEN路由協(xié)議

      TEEN路由協(xié)議是LEACH 路由協(xié)議的改進(jìn)[2]。它的實(shí)現(xiàn)機(jī)制與LEACH算法基本一致,只不過(guò)在LEACH算法的基礎(chǔ)上增加了硬閾值和軟閾值兩個(gè)閾值。硬閾值是傳感器節(jié)點(diǎn)感應(yīng)數(shù)據(jù)信息的門限值,當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)信息首次超過(guò)硬閾值時(shí),節(jié)點(diǎn)會(huì)將數(shù)據(jù)發(fā)送給簇頭節(jié)點(diǎn)。若節(jié)點(diǎn)感應(yīng)到的數(shù)據(jù)信息未超過(guò)硬閾值,則說(shuō)明要感知、采集的信息數(shù)據(jù)變化不明顯,在安全范圍內(nèi),無(wú)需發(fā)送給簇頭。軟閾值是采集到的數(shù)據(jù)信息變化量的最小值,只有當(dāng)采集到的信息超過(guò)了硬閾值且變化量超過(guò)了軟閾值,傳感器節(jié)點(diǎn)才會(huì)把信息傳給簇頭節(jié)點(diǎn)。采用這種設(shè)定閾值的方法,在需對(duì)數(shù)據(jù)變化敏感,實(shí)時(shí)性要求高的傳感器網(wǎng)絡(luò)中,可以過(guò)濾掉一些變化不大,沒(méi)有必要的信息,從而網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定階段得以延長(zhǎng)。

      TEEN協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過(guò)程按照“輪(round)”來(lái)進(jìn)行,每一輪分為兩個(gè)階段:簇頭選舉階段與穩(wěn)定傳輸階段,在每一輪中數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸階段所占時(shí)間遠(yuǎn)大于簇頭選舉階段。

      在簇頭選舉階段,會(huì)給傳感器隨機(jī)分配一個(gè)0到1之間的隨機(jī)數(shù),分配到的隨機(jī)數(shù)如果小于簇首選舉閾值T(n),則該節(jié)點(diǎn)被選為簇頭,否則成為非簇頭節(jié)點(diǎn)。簇頭選舉閾值T(n)的計(jì)算公式如下:

      上式中的T(n)是簇頭選舉的判斷閾值;P為理想簇頭節(jié)點(diǎn)所占比例;r為網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前運(yùn)行到的輪數(shù);r mod(1/P)表示運(yùn)行到第r輪時(shí)在該輪轉(zhuǎn)周期內(nèi)已當(dāng)選過(guò)簇頭的節(jié)點(diǎn)數(shù)目;G表示第r輪中還未當(dāng)選過(guò)的簇頭的節(jié)點(diǎn)集合。

      選定的簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)向簇內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)廣播硬閾值、軟閾值。閾值的設(shè)定是在簇剛剛組建的時(shí)候。采用這一機(jī)制使會(huì)使傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的變化做出迅速的反應(yīng),而不是等待基站的定時(shí)查詢。

      3 TEEN路由協(xié)議的不足

      1)雖然TEEN協(xié)議能保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有相同的概率當(dāng)選簇頭,但這只適用于能量同構(gòu)形網(wǎng)絡(luò),當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)能量異構(gòu)情況時(shí)將不再適用。

      2)選出的簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)有距離太近的可能,從而導(dǎo)致簇的重復(fù)覆蓋,造成能量的浪費(fèi)。

      4 TEEN路由協(xié)議的改進(jìn)

      1)傳感器網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)能量異構(gòu)的情形時(shí),為了延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命,提出了對(duì)簇頭選舉算法的改進(jìn),根據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量的多少與網(wǎng)絡(luò)平均剩余能量的差值與平均剩余能量比較得出被選為簇頭的概率,使得剩余能量越高的節(jié)點(diǎn)越有可能成為簇首,節(jié)點(diǎn)被選為簇頭的概率如下:

      則簇頭選舉門限為:

      2)針對(duì)選出的簇頭有可能距離太近而造成能量浪費(fèi)的情況,可以設(shè)定一個(gè)閾值D,當(dāng)選出的簇頭距離小于閾值D時(shí)則使其中一個(gè)不在本輪中當(dāng)選為簇頭,閾值的計(jì)算方法如下:

      其中,M為正方形監(jiān)測(cè)區(qū)域的邊長(zhǎng);n為傳感器節(jié)點(diǎn)總數(shù);Popt為預(yù)先設(shè)定的簇首比例。

      5 仿真結(jié)果

      圖1 TEEN與TEEN改進(jìn)算法存活節(jié)點(diǎn)數(shù)隨時(shí)間變化、網(wǎng)絡(luò)能量消耗對(duì)比圖

      從圖1中可以看出在同樣參數(shù)設(shè)置的情況下,TEEN改進(jìn)算法在2000輪時(shí)才有節(jié)點(diǎn)開(kāi)始死亡,直到4750輪左右節(jié)點(diǎn)才全部死亡,而TEEN算法在1500輪時(shí)就有節(jié)點(diǎn)開(kāi)始死亡,并且3500輪左右節(jié)點(diǎn)就已經(jīng)全部死亡,在TEEN算法節(jié)點(diǎn)全部死亡前,TEEN改進(jìn)算法每一輪的存活節(jié)點(diǎn)數(shù)都大于TEEN算法。從圖中可以看出在前4000輪中,TEEN改進(jìn)算法每一輪的能量消耗都比TEEN少。由此可以得出結(jié)TEEN改進(jìn)算法能有效減少傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。

      6 結(jié)束語(yǔ)

      本文對(duì)TEEN算法就能量消耗方面提出了改進(jìn),提出了一種TEEN改進(jìn)算法。該算法克服了TEEN算法只適用于能量同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn),改進(jìn)了簇頭選舉閾值的算法,使其更適用于較為常見(jiàn)的能量異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的情況,延長(zhǎng)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的壽命。同時(shí)改進(jìn)了選舉的簇頭過(guò)近而導(dǎo)致簇的覆蓋問(wèn)題,進(jìn)一步減少了網(wǎng)絡(luò)能量的消耗。

      [1]唐勇,周明天,張欣.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議進(jìn)展[J].軟件學(xué)報(bào),2006,17(3):410-421.

      [2]范鵬飛.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)TEEN協(xié)議數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2014.

      崔宏瑤(1993—),女,碩士研究生,主要研究方向:通信與信息系統(tǒng)。

      胡樹(shù)杰(1964—),男,碩士,副教授,主要研究方向:自適應(yīng)信號(hào)處理。

      胡玉蘭(1961—),女,碩士,教授,主要研究方向:模式識(shí)別與圖像處理、人工智能應(yīng)用。

      猜你喜歡
      路由閾值能量
      能量之源
      小波閾值去噪在深小孔鉆削聲發(fā)射信號(hào)處理中的應(yīng)用
      基于自適應(yīng)閾值和連通域的隧道裂縫提取
      探究路由與環(huán)路的問(wèn)題
      詩(shī)無(wú)邪傳遞正能量
      比值遙感蝕變信息提取及閾值確定(插圖)
      河北遙感(2017年2期)2017-08-07 14:49:00
      室內(nèi)表面平均氡析出率閾值探討
      開(kāi)年就要正能量
      都市麗人(2015年2期)2015-03-20 13:32:31
      凝聚辦好家長(zhǎng)學(xué)校的正能量
      PRIME和G3-PLC路由機(jī)制對(duì)比
      塘沽区| 孝昌县| 衡阳市| 富宁县| 孟连| 红安县| 黄山市| 荃湾区| 岢岚县| 封开县| 吉林市| 无棣县| 鸡东县| 富顺县| 福州市| 佛学| 雷山县| 四平市| 东山县| 南平市| 广汉市| 寿宁县| 广水市| 万载县| 东光县| 三都| 林甸县| 南漳县| 千阳县| 宝兴县| 太原市| 灵璧县| 富蕴县| 临湘市| 赤峰市| 广州市| 宜都市| 南江县| 中方县| 芷江| 城步|