基于集中控制的WSN固定分簇協(xié)議.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)，它以傳感器節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)、感知和采集監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，然后以自組織多跳的網(wǎng)絡(luò)方式將該信息發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn);匯聚節(jié)點(diǎn)具有更大的處理和傳輸能力，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將數(shù)據(jù)通過其他互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)無線傳送到用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算機(jī)世界以及人類社會(huì)三元世界的聯(lián)通。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)有效的連接自然界和計(jì)算機(jī)世界的橋梁，它可廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、目標(biāo)跟蹤、管道監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，具有廣

2、泛的應(yīng)用價(jià)值及市場(chǎng)前景。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般部署在環(huán)境惡劣、人類難以到達(dá)的區(qū)域，傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電，且難以更換電源，因此如何盡力減少節(jié)點(diǎn)能耗，進(jìn)而減少網(wǎng)絡(luò)能耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中面臨的最大問題。目前減少能耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的研究熱點(diǎn)為建立良好的可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制，結(jié)合數(shù)據(jù)聚合技術(shù)設(shè)計(jì)能量高效的數(shù)據(jù)處理和路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議等。
　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?，是一種重要的節(jié)能手段，它以能量高效為目標(biāo)，結(jié)合功率控制、睡眠

3、調(diào)度和路由機(jī)制，在保證覆蓋度和連通度的前提下，盡可能的延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期、降低通信干擾、降低節(jié)點(diǎn)能耗、提高路由協(xié)議的效率并為構(gòu)建數(shù)據(jù)融合樹提供拓?fù)浠A(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂凭褪且纬梢粋€(gè)高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對(duì)于無線自組織的網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂凭哂刑貏e重要的意義。
　　路由協(xié)議的功能是尋找源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化路徑，并將數(shù)據(jù)沿該路徑轉(zhuǎn)發(fā)。如何根據(jù)局部拓?fù)湫畔⒃O(shè)計(jì)出能量高效的路由協(xié)議，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵

4、問題。數(shù)據(jù)聚合技術(shù)可以將傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在一定的聚合時(shí)機(jī)和聚合點(diǎn)下利用聚合點(diǎn)的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，減少數(shù)據(jù)冗余度，在達(dá)到用戶需求的前提下，盡可能地減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量?；趯哟涡屯?fù)涞姆执芈酚蓞f(xié)議結(jié)合睡眠調(diào)度機(jī)制及數(shù)據(jù)聚合技術(shù)，能夠大大減少網(wǎng)絡(luò)中冗余信息的傳遞，提高數(shù)據(jù)的精確度，有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。
　　針對(duì)傳統(tǒng)的分簇網(wǎng)絡(luò)中簇劃分不合理、簇首節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)沒有相應(yīng)的處理機(jī)制等問題，本文提出了一種基于集中控制

5、的分簇協(xié)議CCCH(Center-ControlClusterProtocal)。CCCH采用層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂疲凑展?jié)點(diǎn)密度對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化分簇，使得每個(gè)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)目相當(dāng)，以均衡每個(gè)簇及簇首能耗;簇首不采用競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，而是由匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)簇內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)做為簇首時(shí)的簇內(nèi)能耗及距已當(dāng)選過簇首的節(jié)點(diǎn)的距離的平方和進(jìn)行集中控制;各傳感器節(jié)點(diǎn)采用功率控制和睡眠調(diào)度機(jī)制，基于最小能耗的簇首間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，結(jié)合路由以簇首節(jié)點(diǎn)為數(shù)據(jù)聚合點(diǎn)，聚合時(shí)機(jī)為簇內(nèi)的數(shù)