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使用簇头切换机制的无线传感器网络拆分合并合并改进型节能簇的开发

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使用簇头切换机制为无线传感器网络的拆分和合并改进型节能簇的开发。

摘要

能源效率是无线传感器网络(WSN)面临的最重要挑战之一。 这是因为传感器节点的能量容量有限。 因此,必须有效地管理传感器节点的能量,以为网络提供更长的寿命。 为了减少WSN中的能耗,本研究中采用簇头切换机制对WSN进行了改进的带拆分合并合并能效聚类。

该模型使用传感器节点的剩余能量信息和适当的簇头(CH)切换阈值来最大程度地减少网络中的能耗。 一旦达到CH切换阈值,将备用CH合并到模型中以接管CH的职责。 节点放大器消耗的能量随其传输距离而变化。

网络寿命和剩余能量比分别平均提高了7.5%和50.7%,这表明网络节点的能耗大大降低。 另外,通过从网络中随机添加和删除多个节点,针对网络寿命进行了可伸缩性和鲁棒性测试。 可伸缩性和健壮性测试分别平均提高了7.8%和10.3%。

引言

无线传感器网络最近已成为研究物理世界并与之交互的重要手段。 最近的技术进步使部署小型,低功耗,低带宽和多功能无线传感器节点以监视和报告其本地环境中的状况和事件成为可能(Liu&Ning,2007; Sabet&Naji,2015)。 。

这些传感器节点的大量集合因此可以以自组织方式形成无线传感器网络,从而创建了新型的信息系统(Liu&Ning,2007)。 传感器网络是由大量微型传感器节点和一些功能强大的控制节点(也称为基站)组成的网络。 传感器节点通常在现场随机部署,并以临时方式形成传感器网络以完成某些任务。

通常没有对传感器网络的基础架构支持(Liu&Ning,2007; Razaque 等。,2016)。 传感器网络中的每个传感器节点都具有一个或几个传感组件以从其周围环境中感应条件(例如温度,湿度,压力等),处理组件以对原始数据进行简单的计算以及通信与其邻居节点通信的组件(Akyildiz 等。,2002; 塔希尔 等。,2013)。

传感器节点没有配备原始数据到负责数据融合的控制节点,而是配备了具有处理能力的板载处理器。 这使传感器节点可以在本地执行简单的计算,并且仅将所需的部分处理的数据传输到控制节点。 控制节点可以进一步处理从传感器节点收集的数据,将控制命令传播到传感器节点,并将网络连接到传统的有线网络。

参考文献:

Akyildiz,IF,Su,W.,Sankarasubramaniam,Y.和Cayirci,E.(2002)。 无线传感器网络:一项调查。 计算机网络,38(4),393-422。

Ari,A.,Abba,A.,Gueroui,A.,Labraoui,N.,&Yenke,BO(2015)。 无线传感器网络领域的概念和研究进展。 国际计算机网络与通信学报(IJCNC),7(1),81 – 98. doi:10.5121 / ijcnc.2015.7106

Camilo,T.,Carreto,C.,Silva,JS,&Boavida,F.(2006年)。 一种基于节能蚂蚁的无线传感器网络路由算法。 在第五届蚁群优化和群智能国际研讨会上发表的论文。 5-49

Castagnetti,A.,Pegatoquet,A.,Le,TN,和Auguin,M.(2014)。 用于能量收集WSN的联合占空比和传输功率管理。 Ieee Transactions on Industrial Informatics,《工业信息学》,第10卷第2期,928-936。

Dahnil,DP,Singh,YP和Ho,CK(2012)。 拓扑控制的自适应群集,可实现无线传感器网络的一致性和更长的使用寿命。 IET无线传感器系统,2(4),318-327。

Dietrich,I.和Dressler,F.(2009)。 关于无线传感器网络的生命周期。 《传感器网络(TOSN)上的ACM事务》,5(1),1-38。

CSN团队。

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