一種有利位置優(yōu)先的WSNs群首選擇機(jī)制研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由成百上千計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。2000年以后，層級(jí)化群聚的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在儀器壽命監(jiān)測(cè)，醫(yī)療狀況監(jiān)測(cè)，智能灌溉，戰(zhàn)地監(jiān)控等領(lǐng)域均有突出貢獻(xiàn)，促使人類生活更趨向智能化，自動(dòng)化。
　　LEACH協(xié)議是層級(jí)化群聚的典范，以輪為單位運(yùn)作，一輪分為兩個(gè)狀態(tài):群聚態(tài)，穩(wěn)定態(tài)。每輪開始時(shí)各非群首節(jié)點(diǎn)感知周圍數(shù)據(jù)，結(jié)束時(shí)基站收到各群首節(jié)點(diǎn)傳送的信息。
　　近年來科研人員不斷對(duì)LEACH協(xié)議加以完善，提出諸如SEP, DEEC，P

2、SCND等更加完備的群聚機(jī)制。
　　首個(gè)死亡節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)以前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)處于穩(wěn)定監(jiān)測(cè)期，此階段越長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)可靠性越高。出現(xiàn)死亡節(jié)點(diǎn)后，WSNs對(duì)監(jiān)控區(qū)域的掌控力開始減弱;剩余半數(shù)存活節(jié)點(diǎn)時(shí)，WSNs尚有部分監(jiān)控能力;繼續(xù)運(yùn)作，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入弱感知期;至運(yùn)作終止時(shí)，WSNs完全喪失監(jiān)控能力。LEACH類協(xié)議往往注重延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，而忽略了對(duì)穩(wěn)定期的有效強(qiáng)化。
　　本文試圖規(guī)避上述協(xié)議各自弊端，綜合他們的優(yōu)勢(shì)，提出一種更加合理的群首選擇

3、機(jī)制。本文機(jī)制主要改進(jìn)點(diǎn)如下:
　　首先，對(duì)LEACH協(xié)議與DEEC協(xié)議更新周期觀測(cè)情況進(jìn)行弊端分析，提出及時(shí)更新候選節(jié)點(diǎn)G值流程，確保每輪至少存在k個(gè)候選節(jié)點(diǎn)，即每輪都能選出k個(gè)群首。
　　其次，以理論推演與實(shí)驗(yàn)手段共同驗(yàn)證DEEC協(xié)議網(wǎng)絡(luò)壽命預(yù)估值并未貼合實(shí)際，對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況產(chǎn)生消極影響。進(jìn)而以當(dāng)前輪平均節(jié)點(diǎn)能量統(tǒng)計(jì)值取代預(yù)估值，使本文模型更加貼合實(shí)際，減少節(jié)點(diǎn)能源浪費(fèi)。
　　最終，考察群首至基站傳輸能耗，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證

4、實(shí)其為群首能耗的重要組成部分，進(jìn)而提出兼顧群首間距與群首基站距離的作用因子。該作用因子對(duì)不同位置節(jié)點(diǎn)的群首閾值產(chǎn)生激勵(lì)或抑制效果，使分布位置合理的節(jié)點(diǎn)更容易做群首，分布不合理的節(jié)點(diǎn)更難做群首。
　　在選擇群首時(shí)，SEARCH協(xié)議使微觀（各個(gè)節(jié)點(diǎn)）符合馬太效應(yīng)——抑制位置分布不佳節(jié)點(diǎn)做群首的概率，激勵(lì)位置分布合理節(jié)點(diǎn)做群首的概率;宏觀（整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗）符合張弓效應(yīng)——前后各輪網(wǎng)絡(luò)能耗近似相同，不出現(xiàn)大幅躍變，從而有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定期，