WSN中层次路由算法地研究和.ppt

结论与展望(1) 结论与展望(2) 参考文献 参考文献 感谢参加答辩的各位专家、评审老师和同学 学习动物精神 12、善解人意的海豚：常常问自己：我是主管该怎么办才能有助于更好的处理事情的方法。在工作上善解人意， 会减轻主管、共 事者的负担，也 让你更具人缘。 * * * * * WSN中层次路由算法研究与 仿真实现 导师：刘 玉 华 教授 学生：贾永灿 * * 目 录 WSN概述及层次路由协议研究现状 新算法的模型背景 新的多层分簇路由方案的提出 多层簇结构的动态生成 基于退避算法的最小转发代价场 仿真结果分析 结论与展望 参考文献 * * WSN概述 1. 体系结构 * * 图1 无线传感器网络体系结构 WSN概述 2.传感器节点的能耗分布 * * 图2 节点能耗 E(trans.)≈E(rece.)≈E(idle)E(sleep) ≈E(sens.) ≈E(cpu) 减少通信流量 采用多跳通信方式 增加休眠时间 层次路由研究现状 * * 网络通常被划分为簇(cluster) ：簇首(cluster head)和簇成员(cluster member)。 图3层次路由体系结构 1.Hierarchical Topology 层次路由研究现状 * * 成员节点大部分时间可以关闭通信模块，由簇头构成一个更上一层的连通网络来负责数据的长距离路由转发。这样既保证了原有覆盖范围内的数据通信，也在很大程度上节省了网络能量； (2) 簇头融合了成员节点的数据之后再进行转发，减少了数据通信量，从而节省了网络能量； (3) 成员节点的功能比较简单，无须维护复杂的路由信息。这大大减少了网络中路由控制信息的数量，减少了通信量； (4) 分簇拓扑结构便于管理，有利于分布式算法的应用，可以对系统变化做出快速反应，具有较好的可扩展性，适合大规模网络； (5) 与平面路由相比，更容易克服传感器节点移动带来的问题。 2.分簇路由机制优点: 层次路由之LEACH协议探讨 * * LEACH – Architecture 层次路由之LEACH协议探讨 * * 将基于TDMA的MAC协议 与聚类协议 和一个简单的”路由”协议 集成在一起！ 层次路由之LEACH协议探讨 * * 将稳定通信阶段的时间轴划分成固定长度的时间桢(Frame) 每个时间桢在进一步划分成固定数量的时隙 某个节点可以在该时隙中周期性地在每个时间桢中发送数据 新算法的模型背景 1. 假设 * * (l) 所有节点都是同构的，并且节点能量有限； (2) 传感器节点位置固定；且距离目标检测区域较远； (3) 节点在其他节点的直接通信范围内，并且可以直接和sink通信； (4) 节点随机分布在一个兴趣区域内。周期性地感知环境并且通常每轮都有数据传输。将其所有收到的数据和自己感知的数据进行融合，产生一个新数据包 ； (5)网络是时钟驱动的，感知信息的传送是在规定的时间间隔内进行的。传感器节点均由本地时钟来跟踪公共时间，以实现时钟的同步； 新算法的模型背景 2. 信道传输和能耗模型 * * 接 收 电 路 发 射 电 路 发 射 放 大 器 k bit数据包 k bit数据包 发送 接收 融合 新的多层分簇路由方案的提出 * * 1.传统的多层次分簇示意 各簇头节点重复担任各级簇首的角色，在实际通信中很容易因过快成为网络中的“热点”导致局部网络瘫痪。 新的多层分簇路由方案的提出 * * 2. NHCR分簇示意 本算法中，新的簇首始终从网络中的当前非簇头节点中产生。即，下一层簇头不在上一层簇头集合中产生，本层簇头只负责处理本层的数据收集和融合。 多层簇结构的动态生成 * * 1. 成簇过程中节点自我当选时的概率公式 其中rs表示节点连续未当选簇头的轮次。一旦当选了簇头， rs重置为零。 针对leach中T(n)计算公式的不足，将能量因素考虑进来，综合考虑了节点能量和门限值大小对簇头选取的影响； * * 多层簇结构的动态生成 2. 生 成 算 法 伪 代 码 主 要 部 分 * * 多层簇结构的动态生成 3. 补充说明 需要强调的是，当第k层簇形成后，那些可能在第k+1层簇形成阶段成为簇头的节点，需要在广播当选消息中通告网络中的节点：自己所处簇的层次以及自己的状态；这样，网络中的第k层簇头节点就可以解除与这些新当选节点的包含关系。 1-8行，非簇头节点依随机数与根据公式T(n)计算所得概率值比较结果决定是否成为簇头； 9-12行, 各节点收到簇头生成消息后，首先检查该消息对应的簇头所属层数是否是自己的直接上层，如果不是将不作任何响应直接丢弃；否则，保留该节点信息至候选簇头列表。 13-22行, 节点计算候