基于數(shù)據(jù)聚合的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇協(xié)議.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可廣泛應(yīng)用于軍事國(guó)防、城市管理、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)等諸多領(lǐng)域。傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限，傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命有限，因此如何設(shè)計(jì)高效節(jié)能的數(shù)據(jù)處理和路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議、建立具有較好的魯棒性和可擴(kuò)展性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵問(wèn)題

2、之一。
　　 路由協(xié)議是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的核心技術(shù)之一，它解決的是數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸?shù)膯?wèn)題，它的性能與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能密切相關(guān)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電，能量十分有限，一旦投放使用，將很難再補(bǔ)充能量，因此如何利用有限的能量，有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期始終是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。分簇路由協(xié)議通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效分簇和數(shù)據(jù)聚合，能夠大大減少網(wǎng)絡(luò)中冗余信息的傳遞，從而有效提高網(wǎng)絡(luò)性能，因此成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
　　 數(shù)據(jù)聚合技術(shù)

3、是指?jìng)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)對(duì)采集到的或接收到的其它傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，消除冗余信息，將多個(gè)分組合并成一個(gè)分組，然后向下一跳轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)聚合技術(shù)可以減少無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)姆纸M數(shù)量，減小Sink節(jié)點(diǎn)接收到重復(fù)分組的概率以及提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，具有較好的節(jié)能效果。
　　 針對(duì)傳統(tǒng)的分簇網(wǎng)絡(luò)缺乏數(shù)據(jù)聚合優(yōu)化策略的問(wèn)題，本文提出了一種基于數(shù)據(jù)聚合的分簇協(xié)議DACHP，包括基于節(jié)點(diǎn)密度的分簇算法以及低延時(shí)數(shù)據(jù)聚合算法。首先，Sink節(jié)

4、點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)密度劃分簇，同時(shí)簇中間節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為中心節(jié)點(diǎn);然后中心節(jié)點(diǎn)依據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量及簇內(nèi)能耗選舉簇首;數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中則采用低延時(shí)數(shù)據(jù)聚合算法，包括簇內(nèi)動(dòng)態(tài)TDMA機(jī)制以及基于數(shù)據(jù)聚合的簇首分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。
　　 仿真實(shí)驗(yàn)表明DACHP協(xié)議能夠有效均衡節(jié)點(diǎn)間開銷，提高能量有效性，降低網(wǎng)絡(luò)整體能耗，從而明顯提高網(wǎng)絡(luò)的生命周期;減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組，提高網(wǎng)絡(luò)通信效率;RTS/CTS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制減小了數(shù)據(jù)回傳時(shí)延，并具有良好的魯棒性和擴(kuò)展性。