无线传感器网络技术概述拓扑控制.ppt

ASCENT算法 在ASCENT算法中，节点可以处于四种状态：休眠状态，即节点关闭通信模块，能量消耗最小；侦听状态，即节点只对信息进行侦听，不进行数据包的转发；测试状态，这是一个暂态，参与数据包的转发，并且进行一定的运算，判断自己是否需要变为活动状态；活动状态，节点负责数据包的转发，能量消耗最大。四种状态之间的转换关系如下图： WSN的技术 1、数据融合 2、时间同步 3、定位技术 LEACH工作流程 簇头选择算法 1、确定最优簇头数目； 2、计算每个节点成为簇头的概率； 相关参数：全网的节点数、簇 头数目、能量评估（单节点与 全网）、当前的循环数。 目的：确保所有节点大致在相同时刻耗尽 能量而停止工作， 延长网络的生 命周期。 LEACH时序图 1、簇头进行数据融合，减少冗余数据量； 2、在MAC层中使用了TDMA、CSMA、CDMA 等机制来共同处理簇内与簇间的冲突问题； 3、采用选举簇头算法，保证WSN能量消耗平均负载到各节点上； 4、采用层次路由，路由路径选择比较简单，不需要存储很大的路 由信息。 LEACH优点 LEACH缺点 1、簇头选举随机性很强，可能会出现簇头集中在某一个区域的现象，造成簇头分布不均匀。 LEACH缺点 2、信息的融合和传输都是通过簇头节点来进行，造成了簇头节点能量消耗过快的问题； 3、发射机和接收机必须严格遵守时隙的要求，避免在时间上互相重叠，然而，维持时间同步又增加了一些额外的信令通信量。节点的时间表可能会需要较大的存储器。 4、LEACH要求节点之间和节点与Sink点之间都能进行直接通信，网络的扩展性差，对于大规模网络而言，节点直接进行通信需要消耗大量的能量。并且采用单跳路由方式，增加了交换数据的能量。 LEACH适用场合 LEACH适用于周期性信息报告，对延时不敏感。网络布设范围小，所有节点到sink的距离可以认为相等。 实际应用：博物馆的文物保护检测 LEACH改进 LEACH-MH算法：相比LEACH协议，在数据稳定传输阶段，采用簇头多跳传输，增强网路的扩展性，已减少单个簇头的能量消耗，但多跳又造成了多跳的路由选择的耗能。 LEACH改进 LEACH-COOP算法：相比LEACH协议，引入了协同节点，在最后数据融合后，发送数据到sink节点时，采用群内选择好的协同节点发送，以减少由于原LEACH协议中存在的由于群首节点分布不均匀造成的通信传输消耗大的问题。 1、如何实现时间同步？ 2、要实现CDMA技术必须物理层支持DSSS（直接扩频序列）； 在高斯信道中当传输系统的信噪比下降时，可用增加系统传输带宽B的办法来保持信道容量C的不变。 3、如何进行全网的能量评估？ 4、簇头是否可靠与sink节点通信？ 5、实现睡眠与唤醒的计算 ttotal=toperation+tawaken+ttransmit; 还有很多实际问题~~~ LEACH实际的应用 HEED算法 HEED--Hybrid Energy-Efficient Distributed clustering 混合能量高效分布式分簇算法 HEED产生背景 HEED是在LEACH算法簇头分布不均匀这一问题基础上而作出对LEACH协议分簇算法的改进，它以簇内平均可达能量（AMRP）作为衡量簇内通信成本的标准。 HEED 算法的实质 在LEACH算法基础上，重点修改了选举簇头的算法。在全网时间同步的基础上, 将节点根据当前剩余能量占初始能量的比例p 划分为若干“等级”, 等级较高的节点率先公布自己为簇头, 而等级较低的节点在收到簇头广播后加入这个簇。如果节点的剩余能量降为初始能量的1%就被除去竞选簇头的资格。 HEED分簇算法 HEED分簇依据： 注：Cprob和Pmin是整个网络统一的参量，合适的参数可以有效地增加算法的收敛性。Eresident/Emax代表节点剩余能量与初始化能量的百分比。 　　　 HEED协议主要依据主、次两个参数, 分别反应能耗状况和节点的通信代价,通过将能耗平均分布到整个网络来延长网络生命周期。 主参数--依赖于剩余能量,用于随机选取初始簇头集合, 具有较多剩余能 量的节点将有较大的概率暂时成为簇头, 而最终该节点是否一 定是簇头取决于剩余能量是否比周围节点多得多。 次参数--依赖于簇内通信代价, 用于确定落在多个簇范围内的节点最终