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認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：吳**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時間：2023-02-04 格式：PPT 頁數(shù)：31 大?。?007KB 積分：28 舉報 版權(quán)申訴

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂萍夹g(shù)概述什么是拓?fù)渫負(fù)鋵W(xué)(topology)是研究幾何圖形或空間在連續(xù)改變形狀后還能保持不變的一些性質(zhì)的學(xué)科。它只考慮物體間的位置關(guān)系而不考慮它們的形狀和大小。WSN的拓?fù)淇刂芖SN中的拓?fù)洳粌H考慮節(jié)點(diǎn)的位置，還包括了節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)以及節(jié)點(diǎn)間的鏈路WSN拓?fù)淇刂?TopologyControl)

：節(jié)點(diǎn)活動狀態(tài)的管理和調(diào)度；節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率和調(diào)度計劃的控制；節(jié)點(diǎn)通信覆蓋范圍和節(jié)點(diǎn)連通性的控制WSN拓?fù)淇刂频难芯糠较颍汗β士刂疲还?jié)點(diǎn)活動狀態(tài)調(diào)度拓?fù)淇刂萍夹g(shù)概述通信半徑感知半徑節(jié)點(diǎn)密度覆蓋范圍連通度發(fā)射功率拓?fù)淇刂萍夹g(shù)概述路由層拓?fù)涔芾?控制MAC層向上提供信息向上提供信息觸發(fā)算法運(yùn)行觸發(fā)算法運(yùn)行拓?fù)淇刂萍夹g(shù)概述拓?fù)淇刂频淖罱K目的高效利用網(wǎng)絡(luò)能量，減少節(jié)點(diǎn)間干擾，延長網(wǎng)絡(luò)壽命網(wǎng)絡(luò)部署減少能量消耗優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署目標(biāo)功率控制活動調(diào)度節(jié)點(diǎn)活動管理聚簇管理輔助路由協(xié)議目標(biāo)目標(biāo)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)部署網(wǎng)絡(luò)部署使每個節(jié)點(diǎn)充分發(fā)揮作用，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確獲取和收集決定網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和連通性節(jié)點(diǎn)可靠性模型主要思想：節(jié)點(diǎn)的可靠性是節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中處于活動狀態(tài)的概率；對于給定的能耗預(yù)算，可以估計滿足系統(tǒng)可靠性的最小節(jié)點(diǎn)可靠性。連通性與覆蓋范圍無直接關(guān)系節(jié)點(diǎn)數(shù)量：節(jié)點(diǎn)增多，維持連通性和覆蓋范圍所花費(fèi)的總能耗下降節(jié)點(diǎn)忙閑比和冗余度對部署也有影響：密度上升，忙閑比可下調(diào)。超過某一閾值后，增加節(jié)點(diǎn)冗余度對于降低忙閑比無效果功率控制功率控制對節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率進(jìn)行靜態(tài)設(shè)置或動態(tài)調(diào)整在保證網(wǎng)絡(luò)連通性基礎(chǔ)上，調(diào)整鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)，降低節(jié)點(diǎn)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)壽命維持必要的連通性在此前提下降低節(jié)點(diǎn)傳輸功率目標(biāo)盡可能短的路徑網(wǎng)絡(luò)中平均一跳的實(shí)際傳輸距離縮短目標(biāo)支持分布式操作有好的擴(kuò)展性以便支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)基于節(jié)點(diǎn)度的方法功率控制什么是節(jié)點(diǎn)度節(jié)點(diǎn)度是指距離節(jié)點(diǎn)一跳范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)目?；诠?jié)點(diǎn)度的功率控制方法旨在通過尋找節(jié)點(diǎn)的最佳發(fā)射功率，在不影響網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下，減少能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)壽命?；诠?jié)點(diǎn)度的方法功率控制本地平均算法(LMA)初始狀態(tài)下，各節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率相同，定期廣播自己的生命周期消息(LifeMsg)節(jié)點(diǎn)收到其他節(jié)點(diǎn)的LifeMsg后，發(fā)送確認(rèn)消息LifeAckMsg進(jìn)行應(yīng)答；發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)收到的LifeAckMsg數(shù)量判斷自己的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量nr

節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量判斷是否需要改變發(fā)射功率：若鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)nr

大于最大值nmax

，則降低發(fā)射功率；若鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)nr

小于最小值nmin

，則提高發(fā)射功率；若nr

介于nmin

和nmax

之間，則不調(diào)整發(fā)射功率基于節(jié)點(diǎn)度的方法功率控制本地鄰居平均算法(LMN)初始狀態(tài)下，各節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率相同，定期廣播自己的生命周期消息(LifeMsg)節(jié)點(diǎn)將自己的實(shí)際鄰居數(shù)放在LifeAckMsg中發(fā)送出去，發(fā)送LifeMsg消息的節(jié)點(diǎn)收到所有鄰居的LifeAckMsg回復(fù)，計算出鄰居節(jié)點(diǎn)的平均值作為自己的平均鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量判斷是否需要改變發(fā)射功率基于鄰近圖的方法功率控制鄰近圖方法思想基本思想：設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都使用最大發(fā)射功率發(fā)射時形成的拓?fù)鋱DG(即UDG)，按照一定的鄰居判別條件q求出該圖的鄰近圖(即特殊生成子圖)G‘，最后G’中的每個節(jié)點(diǎn)以自己所鄰近的最遠(yuǎn)通信節(jié)點(diǎn)來確定發(fā)射功率。主要算法包括RNG、MST、LMST等LMST算法：每個節(jié)點(diǎn)構(gòu)建各自的局部最小生成樹，將這些局部最小生成樹合并為一張新圖。LMST優(yōu)勢：與UDG相比降低了能耗，包含的鏈路更少，降低了網(wǎng)絡(luò)中的干擾，提升了效能?；卩徑鼒D的方法功率控制其他方法功率控制CONREAP方法思想基本思想：采用了基于機(jī)會的方法并考慮了無線通信范圍內(nèi)的“過渡區(qū)域”；處于過渡區(qū)域的節(jié)點(diǎn)既不是完全連通的也不是完全斷開的，這些節(jié)點(diǎn)可能成功接收一部分?jǐn)?shù)據(jù)，下次發(fā)送的數(shù)據(jù)可能無法正確接收。算法引入網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性參數(shù)，當(dāng)參數(shù)高于某一閾值時，網(wǎng)絡(luò)的能耗最小。過渡區(qū)域：某些區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)雖在圓心節(jié)點(diǎn)的通信半徑內(nèi)，但由于信號衰減等原因，造成通信質(zhì)量不佳，此區(qū)域及過渡區(qū)域。目的：減少重復(fù)路由造成的節(jié)點(diǎn)能量快速衰減?；顒诱{(diào)度活動調(diào)度通過控制節(jié)點(diǎn)活動和睡眠狀態(tài)的切換來滿足節(jié)能等需求“狀態(tài)切換”指在維持連通度前提下，關(guān)閉冗余節(jié)點(diǎn)，留下部分可以滿足網(wǎng)絡(luò)需求的節(jié)點(diǎn)工作節(jié)點(diǎn)的關(guān)閉或休眠只針對節(jié)點(diǎn)的無線收發(fā)模塊，節(jié)點(diǎn)處于這兩種狀態(tài)時，其傳感器等其他部件還可以工作所處位置一般位于MAC層和網(wǎng)絡(luò)層之間，與路由協(xié)議關(guān)系密切地理自適應(yīng)保真算法(GAF)

依據(jù)節(jié)點(diǎn)地理位置信息選擇骨干節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)必須知道自己的地理位置。GAF算法在每個網(wǎng)格內(nèi)維持一個骨干節(jié)點(diǎn)，保證網(wǎng)絡(luò)連通性，讓其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)減少能耗發(fā)現(xiàn)狀態(tài)：節(jié)點(diǎn)與鄰居交換“鄰居發(fā)現(xiàn)消息”，包括節(jié)點(diǎn)ID、網(wǎng)格ID、預(yù)估節(jié)點(diǎn)活動時間和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)活動狀態(tài)：節(jié)點(diǎn)參與路由活動，處理網(wǎng)格內(nèi)通信活動，每一網(wǎng)格內(nèi)只有一個節(jié)點(diǎn)處于活動狀態(tài)睡眠狀態(tài)：除活動節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)均關(guān)閉無線傳輸模塊狀態(tài)切換：若收到更高級別“鄰居發(fā)現(xiàn)消息(預(yù)估活動時間)”，則節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，工作任務(wù)轉(zhuǎn)移，活動調(diào)度基于連通度的方法活動調(diào)度基于連通度的方法GAF算法實(shí)際是一種基于地理位置信息的分簇算法，每個網(wǎng)格內(nèi)的節(jié)點(diǎn)自動成簇，活動節(jié)點(diǎn)即為簇頭優(yōu)勢根據(jù)單元格的大小，可以最大限度使大部分節(jié)點(diǎn)睡眠，節(jié)省能耗劣勢成簇條件苛刻載荷分配不均衡，匯聚節(jié)點(diǎn)附近的單元格能耗消耗大自適應(yīng)自配置傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?ASCENT)

通過節(jié)點(diǎn)的本地“測量”來進(jìn)行活動調(diào)度，保障網(wǎng)絡(luò)連通性。ASCENT算法使用分布式調(diào)度機(jī)制，保留骨干節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)睡眠探測狀態(tài)(Test)：節(jié)點(diǎn)與鄰居交換“控制信息”，計算周圍主動活動鄰居數(shù)主動活動狀態(tài)：可收發(fā)、路由數(shù)據(jù)被動活動狀態(tài)：不關(guān)閉無線通信，不參與通信，偵聽當(dāng)前流量，搜集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和鄰居數(shù)據(jù)丟失率睡眠切換：除活動節(jié)點(diǎn)外，其他節(jié)點(diǎn)均關(guān)閉無線傳輸模塊活動調(diào)度基于連通度的方法活動調(diào)度基于連通度的方法ASCENT節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式：節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)丟包嚴(yán)重，即向源節(jié)點(diǎn)方向發(fā)送求助消息節(jié)點(diǎn)探測到鄰居丟包嚴(yán)重或收到求助消息時，則進(jìn)入主動活動狀態(tài)，參與網(wǎng)絡(luò)通信活動調(diào)度基于連通度的方法ASCENT算法基本思想是節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)決定自己的狀態(tài)，對節(jié)點(diǎn)的計算要求相對較高優(yōu)勢節(jié)點(diǎn)可以自適應(yīng)地根據(jù)本地狀態(tài)改變自身狀態(tài)，從而動態(tài)改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螒B(tài)劣勢節(jié)點(diǎn)在自適應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中計算、能耗開銷均高于GAF算法；節(jié)點(diǎn)偵測也有通信開銷活動調(diào)度基于網(wǎng)絡(luò)容量的方法SPAN算法也采用了分布式骨干節(jié)點(diǎn)選舉機(jī)制SPAN算法中節(jié)點(diǎn)與鄰居定期交換控制信息(即HELLO消息)HELLO消息內(nèi)容：節(jié)點(diǎn)狀態(tài)(是否為骨干節(jié)點(diǎn))、連接到的骨干節(jié)點(diǎn)列表、節(jié)點(diǎn)的鄰居每個節(jié)點(diǎn)通過HELLO消息都知道自己周圍的骨干節(jié)點(diǎn)，能在需要時決定自己是否成為骨干節(jié)點(diǎn)；消息內(nèi)容也供路由協(xié)議使用，以便在骨干節(jié)點(diǎn)中選擇中繼節(jié)點(diǎn)活動調(diào)度基于網(wǎng)絡(luò)容量的方法SPAN算法中普通節(jié)點(diǎn)可以轉(zhuǎn)換為骨干節(jié)點(diǎn)，骨干節(jié)點(diǎn)也可以轉(zhuǎn)換為普通節(jié)點(diǎn)。成為骨干節(jié)點(diǎn)：如果節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有超過兩個鄰居節(jié)點(diǎn)不能通信，則有資格成為骨干節(jié)點(diǎn)；為防止過多節(jié)點(diǎn)成為骨干節(jié)點(diǎn)，SPAN算法有退避機(jī)制，由節(jié)點(diǎn)效用和剩余能量決定骨干節(jié)點(diǎn)停職：骨干節(jié)點(diǎn)檢查鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，如每個鄰居都可通過其他的骨干節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，則該骨干節(jié)點(diǎn)停止當(dāng)前職責(zé)，成為普通節(jié)點(diǎn)活動調(diào)度SPAN算法在保證了網(wǎng)絡(luò)連通性的同時也保證了一定的網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)勢延長了網(wǎng)絡(luò)壽命提高了網(wǎng)絡(luò)的健壯度，如鏈路故障，有其他鏈路替代劣勢增加了消息傳輸?shù)奶鴶?shù)和時延增加了控制消息的交換以及通信開銷基于網(wǎng)絡(luò)容量的方法活動調(diào)度STEM協(xié)議稀疏拓?fù)渑c能量管理(STEM)協(xié)議屬于非層次型的節(jié)點(diǎn)喚醒調(diào)度算法。STEM協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)無需始終維持連通性，通常情況下節(jié)點(diǎn)處于監(jiān)視狀態(tài)，在事件發(fā)生后，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生突發(fā)流量，快速喚醒整個網(wǎng)絡(luò)，恢復(fù)連通性，傳輸數(shù)據(jù)。STEM協(xié)議采用雙無線收發(fā)機(jī)模式：一個收發(fā)機(jī)用于調(diào)度和信道偵聽；另一個用于實(shí)際數(shù)據(jù)通信。兩個收發(fā)機(jī)采用不同信道，彼此互不干擾活動調(diào)度STEM協(xié)議WSN網(wǎng)絡(luò)無實(shí)際數(shù)據(jù)通信節(jié)點(diǎn)關(guān)閉第二無線收發(fā)機(jī)以節(jié)省能量定期打開第一收發(fā)機(jī)偵聽網(wǎng)絡(luò)發(fā)生觸發(fā)事件節(jié)點(diǎn)第一收發(fā)機(jī)偵聽到網(wǎng)絡(luò)傳輸信號喚醒第二收發(fā)機(jī)，傳輸數(shù)據(jù)活動調(diào)度STEM協(xié)議STEM協(xié)議可以與GAF等算法相結(jié)合，利用各自優(yōu)勢，進(jìn)一步調(diào)整網(wǎng)絡(luò)能量消耗優(yōu)勢節(jié)省能量，延長了網(wǎng)絡(luò)壽命適用于低速、基于事件的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景劣勢節(jié)點(diǎn)花費(fèi)大量時間進(jìn)行偵聽不適用于監(jiān)控型網(wǎng)絡(luò)，節(jié)能效果不明顯聚簇管理使用分簇形式的優(yōu)勢擴(kuò)展性好限制了一般節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的傳輸跳數(shù)，支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)高效能簇頭保持活動狀態(tài)，其他節(jié)點(diǎn)可睡眠；簇頭可動態(tài)選舉均衡能耗減少碰撞幾率節(jié)點(diǎn)簇內(nèi)管理，數(shù)據(jù)簇內(nèi)傳輸獲取更多局部信息通過和簇頭節(jié)點(diǎn)交換信息混合能效分布式(HEED)分簇算法在分簇時考慮了節(jié)點(diǎn)剩余能量與簇內(nèi)通信成本，將節(jié)點(diǎn)劃分為多個一跳的簇。HEED產(chǎn)生背景：HEED是在LEACH算法簇頭分布不均勻這一問題基礎(chǔ)上而作出對LEACH協(xié)議分簇算法的改進(jìn)，它以簇內(nèi)平均可達(dá)能量(AMRP)作為衡量簇內(nèi)通信成本的標(biāo)準(zhǔn)。HEED算法的實(shí)質(zhì)：在LEACH算法基礎(chǔ)上，重點(diǎn)修改了選舉簇頭的算法。在全網(wǎng)時間同步的基礎(chǔ)上,將節(jié)點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前剩余能量占初始能量的比例p劃分為若干“等級”，等級較高的節(jié)點(diǎn)率先公布自己為簇頭，而等級較低的節(jié)點(diǎn)在收到簇頭廣播后加入這個簇。如果節(jié)點(diǎn)的剩余能量降為初始能量的1%就被除去競選簇頭的資格。聚簇管理HEED算法聚簇管理HEED算法主要改進(jìn)在簇頭選擇中考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量,并以主從關(guān)系引入多個約束條件。實(shí)結(jié)果