無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂普n件

無線傳感網(wǎng)絡(luò)–

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂频母拍钆c意義概念 拓?fù)淇刂疲╰opologycontrol）是一種協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)間各自傳輸范圍的技術(shù)，用以構(gòu)建具有某些期望的全局特性（如，連通性）的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)減少節(jié)點(diǎn)的能耗或增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。意義 1、減少節(jié)點(diǎn)的通信負(fù)載，提高通信效率； 2、減少網(wǎng)絡(luò)耗能，延長網(wǎng)絡(luò)壽命； 3、輔助路由協(xié)議；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂频难芯糠较騑SN中拓?fù)淇刂瓶梢苑譃閮蓚€(gè)研究方向：功率控制和層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制。功率控制機(jī)制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，保證網(wǎng)絡(luò)連通，在均衡節(jié)點(diǎn)中直接鄰居數(shù)目(單跳可達(dá)鄰居數(shù)目)的同時(shí)，降低節(jié)點(diǎn)之間的通信干擾。層次拓?fù)淇刂剖抢梅执厮枷耄咕W(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點(diǎn)處于激活狀態(tài)，成為簇頭節(jié)點(diǎn)。由這些簇頭節(jié)點(diǎn)構(gòu)建一個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)來處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，并定期或不定期地重新選擇簇頭節(jié)點(diǎn)，以均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量消耗。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂婆c網(wǎng)絡(luò)體系的關(guān)系思考一個(gè)問題？拓?fù)淇刂剖欠褚粋€(gè)單獨(dú)的技術(shù)？它與MAC層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等有沒有聯(lián)系？MAC協(xié)議：基本任務(wù)是節(jié)點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)媒體的接入問題，為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的MAC層實(shí)體之間提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層：主要任務(wù)是完成組幀、差錯(cuò)控制、流量控制、功率控制、鏈路管理。網(wǎng)絡(luò)層：提供的兩個(gè)相鄰端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)幀的傳送功能上，進(jìn)一步管理網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)設(shè)法從源端經(jīng)過若直干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)傳送到目的端，從而向傳輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂频脑u價(jià)指標(biāo)連通性在沒有拓?fù)渌惴ㄇ埃瑑蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在k條路徑，那么使用拓?fù)渌惴ê?，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中也應(yīng)該有存在k條路徑。覆蓋性 覆蓋問題中，最重要的因素是網(wǎng)絡(luò)對物理世界的感知能力。吞吐量

化簡后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠支持與原始網(wǎng)絡(luò)相似的通信量。擴(kuò)展性（網(wǎng)絡(luò)容量）

減少數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)所能影響的鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)量,減少節(jié)點(diǎn)通信的傳輸范圍,可以有效減小網(wǎng)絡(luò)中的沖突域,從而降低通信沖突的概率。相反，網(wǎng)絡(luò)中的沖突就越多,節(jié)點(diǎn)通信也就更容易發(fā)生數(shù)據(jù)丟包或重傳現(xiàn)象。魯棒性

網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，一些節(jié)點(diǎn)可能會變化它們的拓?fù)湫畔ⅲ@然，魯棒的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只需要進(jìn)行少量的調(diào)整，這樣可以避免對本地節(jié)點(diǎn)的重新組織而造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的波動。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂茖?shí)現(xiàn)拓?fù)淇刂频氖侄?、在保證網(wǎng)絡(luò)的連通性與覆蓋性的情況下，控制節(jié)點(diǎn)的發(fā)射距離，減少發(fā)射功耗，同時(shí)減少分組沖突的可能性，減少協(xié)議不必要的開銷；2、盡可能讓多的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行休眠，降低功耗；3、數(shù)據(jù)融合，減少分組的冗余。單跳還是多跳耗能多？無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂频谋憩F(xiàn)1、網(wǎng)絡(luò)壽命：盡量降低網(wǎng)絡(luò)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存周期；2、減小節(jié)點(diǎn)通信負(fù)載，提高通信效率：傳感器節(jié)點(diǎn)分布密度一般比較大，通過拓?fù)淇刂萍夹g(shù)中的功率控制技術(shù)可以通過選擇節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率合理調(diào)整節(jié)點(diǎn)的通信范圍，使得節(jié)點(diǎn)在連通性與覆蓋性得到一個(gè)平衡點(diǎn)。3、輔助路由協(xié)議：只有活動的節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而拓?fù)淇刂瓶梢源_定由哪些節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)確定節(jié)點(diǎn)之間的鄰居關(guān)系。4、數(shù)據(jù)融合策略的選擇；5、節(jié)點(diǎn)冗余：由于傳感器節(jié)點(diǎn)本身固有的脆弱性不能保證節(jié)點(diǎn)一直持續(xù)正常工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂频膽?yīng)用效果無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂仆負(fù)淇刂频姆诸悷o線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂?、概述與算法2、適用環(huán)境3、優(yōu)缺點(diǎn)4、實(shí)際應(yīng)用的問題5、協(xié)議改進(jìn)突破口如何理解一個(gè)協(xié)議？無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂苹谖恢玫耐負(fù)淇刂扑惴?鄰近圖基本思想設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都使用最大發(fā)射功率發(fā)射時(shí)形成的拓?fù)鋱DG，按照一定的鄰居判別條件q求出該圖的鄰近圖G'，最后G'中的每個(gè)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。經(jīng)典的鄰近圖算法RNG、GG、DG、YG、MST、DRNG、DLMST、DLSS無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艱RNG與DLSS算法第一步:每個(gè)節(jié)點(diǎn)以最大的發(fā)射功率廣播HELLO信息，該信息至少包括：節(jié)點(diǎn)ID號、最大的發(fā)射功率、自身的位置。節(jié)點(diǎn)在收到HELLO信息后，確定了自己可以達(dá)到的鄰居集合。第二步：DRNG與DLSS以各自的鄰居算法確定鄰居集合，DRNG以與它節(jié)點(diǎn)最近的鄰居節(jié)點(diǎn)選擇優(yōu)先；而DLSS最小化了圖中所有邊的最大能量消耗,并取單跳距離的節(jié)點(diǎn)作為其鄰居節(jié)點(diǎn)。第三步確定鄰居節(jié)點(diǎn)后，將發(fā)射半徑調(diào)整到最遠(yuǎn)鄰居節(jié)點(diǎn)的距離，進(jìn)一步通過對拓?fù)鋱D的邊進(jìn)行增刪，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到雙向連通。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂凄徑鼒D算法仿真結(jié)果對比無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂苹诜较虻耐負(fù)淇刂扑惴ɑ诜较虻墓β士刂?這種方法通常需要節(jié)點(diǎn)配備多個(gè)有向天線，以精確的獲得可靠的方向信息來解決到達(dá)角度問題。微軟亞洲研究院和康奈爾大學(xué)的Li等人提出了一種能夠保證網(wǎng)絡(luò)連通性的基于圓錐的拓?fù)淇刂扑惴?CBTC)?；舅枷胧?節(jié)點(diǎn)u選擇最小功率P，使得在在任何以u為中心且角度為a的錐形區(qū)域內(nèi)至少有一個(gè)鄰居。并且理論證明了當(dāng)時(shí)，就可以保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂茻o線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂苹卩従拥耐負(fù)淇刂扑惴ɑ诠?jié)點(diǎn)度數(shù)（鄰居）的算法LMA、LMN、LINT、LILTLMA(localmeanalgorithm)--本地平均算法給定節(jié)點(diǎn)度的上限和下限,動態(tài)地調(diào)整節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率,使節(jié)點(diǎn)的度數(shù)始終維持在度數(shù)的上限和下限之間.這種算法利用局部信息來調(diào)整相鄰節(jié)點(diǎn)的連通性,從而在保證網(wǎng)絡(luò)連通的同時(shí)使得節(jié)點(diǎn)間的鏈路具有一定的冗余性和擴(kuò)展性。LMN(localmeanofneighborsalgorithm)--本地鄰居平均算法 與LMA不一樣的地方是，LMN的鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)目依據(jù)于所有鄰居的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)求平均值作為自己的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)。仿真結(jié)果顯示,這種策略在保證網(wǎng)絡(luò)連通的同時(shí),通過少量的局部信息使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到了一定程度的優(yōu)化.但是,這兩種算法缺乏嚴(yán)格的理論推導(dǎo).無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁INTLILTLINT(LocalInformationNoTopology)LINT的主要思想是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的節(jié)點(diǎn)度的上限和下限(三個(gè)主要參數(shù))，每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性的根據(jù)自己當(dāng)前度的情況，動態(tài)調(diào)整其傳輸能量，使其節(jié)點(diǎn)度數(shù)在兩個(gè)閾值之間。LINT中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要自己鄰居的局部信息，忽略了全局的能量分布。LILT(LocalInformationLink-StateTopology)LILT利用鏈路狀態(tài)路由協(xié)議獲得網(wǎng)絡(luò)全局信息，以便更好的調(diào)整能量來保證網(wǎng)絡(luò)連通。LILT分三種狀態(tài)：連通但不是雙向、雙向連通、不連通。 初始狀態(tài)時(shí)，全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)以最大功率通信，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性，以獲取全網(wǎng)的鏈路狀態(tài)信息更新，然后啟動鄰居增減協(xié)議（NRP、NAP）調(diào)整全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于雙向連通的時(shí)候，不作任何動作； 當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于不連通狀態(tài)時(shí)，把該節(jié)點(diǎn)立刻調(diào)節(jié)到最大發(fā)射功率，以保證連通性； 當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于單向連通狀態(tài)時(shí)，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)以t等待，如果時(shí)間t后仍然狀態(tài)不改變，就立刻調(diào)節(jié)到最大發(fā)射功率。真實(shí)驗(yàn)表明算法相比沒有拓?fù)淇刂茣r(shí)，吞吐量有提高，最大的傳輸能量有減小。但是，這兩個(gè)分布式算法也不能確保網(wǎng)絡(luò)的連通性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁INT/LILT仿真結(jié)果仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)LINT、LILT算法，當(dāng)在節(jié)點(diǎn)密度為每平方米2~3個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，會有效降低鏈路狀態(tài)的更新。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂茖哟涡屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)控制層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生背景傳感器節(jié)點(diǎn)在無線通信模塊在空閑狀態(tài)與收發(fā)狀態(tài)下的能耗相當(dāng)，因此只有關(guān)閉其節(jié)點(diǎn)的無線通信模塊才能真正有效的降低非工作能耗。層次分簇就是在這一背景下產(chǎn)生的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂茖哟涡屯負(fù)淇刂频乃枷肱c關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)層次分簇算法的核心是如何選擇簇頭集合，并把剩余的節(jié)點(diǎn)劃分到已經(jīng)產(chǎn)生簇頭集合中。分簇的基本思想通過簇首對簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)信息融合及轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制減少數(shù)據(jù)的傳輸量和距離,進(jìn)而降低通信能量,達(dá)到網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的目的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芖SN中不同拓?fù)湎碌臄?shù)據(jù)傳輸方式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACHLEACH不是一個(gè)單純的路由協(xié)議

，它提供了一個(gè)包括分群、路由、MAC和物理層的完整的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議框架，也可以說是一個(gè)分層路由的體系結(jié)構(gòu)。LEACH協(xié)議是眾多分層協(xié)議參考的模型，稱為經(jīng)典。LEACH無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACHLEACH概述

LEACH算法是一種分布式、自組織的分簇協(xié)議。運(yùn)行LEACH協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)會隨機(jī)選擇一些節(jié)點(diǎn)成為簇頭，并令所有節(jié)點(diǎn)周期性地輪換成為簇頭，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載達(dá)到均衡。在LEACH協(xié)議中，簇頭節(jié)點(diǎn)將來自其成員節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮聚合，然后將聚合后的數(shù)據(jù)通過單跳的方式直接發(fā)送給基站節(jié)點(diǎn)，大大減小了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換量，使得總體能耗有了大幅度的下降。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH算法的假設(shè)

基站是固定的而且遠(yuǎn)離傳感器節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)都是同型傳感器節(jié)點(diǎn)而且能量受限的

每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有能力和基站通信

節(jié)點(diǎn)沒有位置信息

對稱二進(jìn)制信道

簇首可以進(jìn)行數(shù)據(jù)融合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH工作流程簇頭選擇算法1、確定最優(yōu)簇頭數(shù)目；2、計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)成為簇頭的概率；

相關(guān)參數(shù)：全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)、簇

頭數(shù)目、能量評估（單節(jié)點(diǎn)與

全網(wǎng)）、當(dāng)前的循環(huán)數(shù)。目的：確保所有節(jié)點(diǎn)大致在相同時(shí)刻耗盡

能量而停止工作，延長網(wǎng)絡(luò)的生

命周期。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH時(shí)序圖無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂?、簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，減少冗余數(shù)據(jù)量；2、在MAC層中使用了TDMA、CSMA、CDMA等機(jī)制來共同處理簇內(nèi)與簇間的沖突問題；3、采用選舉簇頭算法，保證WSN能量消耗平均負(fù)載到各節(jié)點(diǎn)上；4、采用層次路由，路由路徑選擇比較簡單，不需要存儲很大的路

由信息。LEACH優(yōu)點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH缺點(diǎn)1、簇頭選舉隨機(jī)性很強(qiáng)，可能會出現(xiàn)簇頭集中在某一個(gè)區(qū)域的現(xiàn)象，造成簇頭分布不均勻。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH缺點(diǎn)2、信息的融合和傳輸都是通過簇頭節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行，造成了簇頭節(jié)點(diǎn)能量消耗過快的問題；3、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)必須嚴(yán)格遵守時(shí)隙的要求，避免在時(shí)間上互相重疊，然而，維持時(shí)間同步又增加了一些額外的信令通信量。節(jié)點(diǎn)的時(shí)間表可能會需要較大的存儲器。4、LEACH要求節(jié)點(diǎn)之間和節(jié)點(diǎn)與Sink點(diǎn)之間都能進(jìn)行直接通信，網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性差，對于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)而言，節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信需要消耗大量的能量。并且采用單跳路由方式，增加了交換數(shù)據(jù)的能量。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH適用場合LEACH適用于周期性信息報(bào)告，對延時(shí)不敏感。網(wǎng)絡(luò)布設(shè)范圍小，所有節(jié)點(diǎn)到sink的距離可以認(rèn)為相等。實(shí)際應(yīng)用：博物館的文物保護(hù)檢測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH改進(jìn)LEACH-MH算法：相比LEACH協(xié)議，在數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸階段，采用簇頭多跳傳輸，增強(qiáng)網(wǎng)路的擴(kuò)展性，已減少單個(gè)簇頭的能量消耗，但多跳又造成了多跳的路由選擇的耗能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芁EACH改進(jìn)LEACH-COOP算法：相比LEACH協(xié)議，引入了協(xié)同節(jié)點(diǎn)，在最后數(shù)據(jù)融合后，發(fā)送數(shù)據(jù)到sink節(jié)點(diǎn)時(shí)，采用群內(nèi)選擇好的協(xié)同節(jié)點(diǎn)發(fā)送，以減少由于原LEACH協(xié)議中存在的由于群首節(jié)點(diǎn)分布不均勻造成的通信傳輸消耗大的問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂?、如何實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步？2、要實(shí)現(xiàn)CDMA技術(shù)必須物理層支持DSSS（直接擴(kuò)頻序列）；在高斯信道中當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信噪比下降時(shí)，可用增加系統(tǒng)傳輸帶寬B的辦法來保持信道容量C的不變。3、如何進(jìn)行全網(wǎng)的能量評估？4、簇頭是否可靠與sink節(jié)點(diǎn)通信？5、實(shí)現(xiàn)睡眠與喚醒的計(jì)算

ttotal=toperation+tawaken+ttransmit;

還有很多實(shí)際問題~~~LEACH實(shí)際的應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艸EED算法HEED--HybridEnergy-EfficientDistributedclustering混合能量高效分布式分簇算法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(shí)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(gè)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。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艸EED分簇算法HEED分簇依據(jù)：

注：Cprob和Pmin是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的參量，合適的參數(shù)可以有效地增加算法的收斂性。Eresident/Emax代表節(jié)點(diǎn)剩余能量與初始化能量的百分比。HEED協(xié)議主要依據(jù)主、次兩個(gè)參數(shù),分別反應(yīng)能耗狀況和節(jié)點(diǎn)的通信代價(jià),通過將能耗平均分布到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)來延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。主參數(shù)--依賴于剩余能量,用于隨機(jī)選取初始簇頭集合,具有較多剩余能量的節(jié)點(diǎn)將有較大的概率暫時(shí)成為簇頭,而最終該節(jié)點(diǎn)是否一定是簇頭取決于剩余能量是否比周圍節(jié)點(diǎn)多得多。次參數(shù)--依賴于簇內(nèi)通信代價(jià),用于確定落在多個(gè)簇范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)最終 屬于那個(gè)簇,以及平衡簇頭之間的負(fù)載。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艸EED與LEACH分簇對比主要改進(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(gè)約束條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,HeeD分簇速度更快,能產(chǎn)生更加分布均勻的簇頭、更合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。LEACH簇頭分布HEED簇頭分布無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艸EED的優(yōu)缺點(diǎn)HEED的優(yōu)點(diǎn) HEED綜合地考慮了生存時(shí)間、可擴(kuò)展性和負(fù)載均衡，對節(jié)點(diǎn)的分布更均勻。

HEED的缺點(diǎn)雖然考慮了節(jié)點(diǎn)分布的問題，但對于sink節(jié)點(diǎn)的附近節(jié)點(diǎn)的能耗過快消耗的問題還是沒有解決。還有進(jìn)行能耗檢測與交換能耗信息的時(shí)候會造成很大的開銷，而且HEED算法是周期性更換簇頭的，所以能耗是相當(dāng)可觀的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艷AF算法GAF--GeographicalAdaptiveFidelity GAF是一種基于地理位置為依據(jù)的分簇算法GAF核心思想 在各數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)目的地之間存在有效通路的前提下，盡量減少參與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)數(shù)，從而減少用于數(shù)據(jù)包偵聽和能量開銷。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艷AF算法分析GAF算法過程第一階段：劃分虛擬單元格劃分根據(jù)：1、節(jié)點(diǎn)的位置；2、節(jié)點(diǎn)的通信半徑；

GAF算法過程第二階段：選擇簇頭節(jié)點(diǎn)三種狀態(tài)：初始階段：發(fā)現(xiàn)成為簇頭：活動競爭失?。核吒偁幋仡^節(jié)點(diǎn)要素1、廣播位置與ID2、競爭值：Td3、簇頭運(yùn)行值：Ta

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂艷AF優(yōu)缺點(diǎn)GAF優(yōu)點(diǎn) 根據(jù)單元格的大小，可以最大化地使大部分節(jié)點(diǎn)睡眠，從而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)總能耗。GAF缺點(diǎn) 沒有考慮節(jié)點(diǎn)的剩余能量，隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)作為簇頭，還要求同一單元格的節(jié)點(diǎn)保持時(shí)間同步。而且沒有考慮移動節(jié)點(diǎn)的存在。 還有一個(gè)比較嚴(yán)重的問題是負(fù)載不均勻，在sink節(jié)點(diǎn)附近的單元格消耗能量最嚴(yán)重，這可稱為熱區(qū)，很容易失去了與sink節(jié)點(diǎn)相鄰的單元格的通信，造成網(wǎng)絡(luò)斷開。（數(shù)據(jù)融合可以解決）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法TopDisc（topologydiscovery）算法來源于圖論中提出的思想，是基于最小支配集問題的經(jīng)典算法。利用顏色區(qū)分節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，解決骨干網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法TopDisc算法的過程由網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)啟動發(fā)送用于發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)的查詢消息（拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)探測數(shù)據(jù)包）。隨著查詢消息在網(wǎng)絡(luò)中傳播，算法依次為每個(gè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記顏色。最后，按節(jié)點(diǎn)顏色區(qū)分出簇頭節(jié)點(diǎn)，并通過反向?qū)ふ也樵兿⒌膫鞑ヂ窂皆诖仡^節(jié)點(diǎn)之間建立通信鏈路。發(fā)現(xiàn)

建立傳播無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法在三色算法中，節(jié)點(diǎn)可以處于三種狀態(tài)，分別用白、黑和灰三種顏色表示：白色：尚未被發(fā)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)灰色：普通節(jié)點(diǎn)（簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)），至少被一個(gè)標(biāo)記為黑色的節(jié)點(diǎn)覆蓋，即黑色節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)。黑色：骨干節(jié)點(diǎn)（簇頭節(jié)點(diǎn)），負(fù)責(zé)響應(yīng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)請求；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法在初始階段，所有節(jié)點(diǎn)都標(biāo)記為白色。acbed無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法（1）初始節(jié)點(diǎn)a將自己標(biāo)記為黑色，并廣播查詢消息。acbed無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法（2）白色節(jié)點(diǎn)b、c收到黑色節(jié)點(diǎn)a的查詢消息時(shí)變?yōu)榛疑?等待一定時(shí)間再廣播查詢消息。acbed無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法等待時(shí)間的長度與這個(gè)白色節(jié)點(diǎn)到向它發(fā)出查詢消息的灰色節(jié)點(diǎn)的距離成反比。acbed無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法由于節(jié)點(diǎn)b比節(jié)點(diǎn)c距離節(jié)點(diǎn)a更遠(yuǎn)，所以節(jié)點(diǎn)b先開始發(fā)送查詢信息。acbed無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法（3）當(dāng)白色節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)灰色節(jié)點(diǎn)的查詢消息時(shí)，先等待一段時(shí)間。acbed無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OPDISC算法等待時(shí)間的長度與這個(gè)白色節(jié)點(diǎn)到向它發(fā)出查詢消息的灰色節(jié)點(diǎn)的距離成反比。如果節(jié)點(diǎn)在等待時(shí)間內(nèi)，又收到來自黑色節(jié)點(diǎn)的查詢消息，節(jié)點(diǎn)立即變成灰色節(jié)點(diǎn)，否則,節(jié)點(diǎn)變?yōu)楹谏?jié)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述拓?fù)淇刂芓OP