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国际电气、电子与仪器工程高级研究杂志

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基于轮询的无线传感器网络节能调度

AnkurDave1和Shweta Singh2
  1. 印度古吉拉特邦苏拉特Mahuva, UkaTarsadiya大学，CGPIT, CE系研究生(网络
  2. 印度古吉拉特邦苏拉特Mahuva的UkaTarsadiya大学，中国国际教育促进委员会(CGPIT) CE系助理教授
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摘要

网络总是朝着改善通信系统的方向发展。多种方式，即无线传感器网络，Ad-Hoc网络，移动网络，有线网络，局域网，城域网，无线局域网等，都是可用的，但今天更强调的是实现“能源有效的环境”。本文主要研究如何借助“轮询方案”在调度方面实现能源效率。轮询方案的基本方法引导我们利用异构环境，并进一步引导我们集群化。在这里，集群头管理整个通信。除此之外，“睡眠和醒来”现象和“三次握手”将我们引向一个无碰撞和完全节能的系统。最后，该方案采用了“最短路径路由”，得到了最优环境。

关键字
无线传感器网络，能源效率，聚类，簇头，轮询方案，能源成本，深度，请求发送，清除发送，睡眠和唤醒调度算法，动态传感器网络和三向握手。

介绍
无线传感器网络(WSN)是由空间分布的自主设备组成的无线网络，利用传感器协同监测不同位置的物理条件，如温度、压力、声音、污染物等。基本上，它被分类为“特设网络”。

答:历史
WSN的起源始于美国军方，第一个与现代WSN相似的无线网络是20世纪50年代用于探测苏联系统潜艇轨迹的声波监视系统(SOSUS)。他们的水下声学传感器分布在大西洋和太平洋，今天仍在工作，但现在被部署在水下野生动物服务和探测火山活动，导致和平的方法。
在20世纪60年代和70年代初，随着当今互联网的发展，美国成立了DARPA -国防高级研究计划局，于1980年部署了第一个DSN -分布式传感器网络。

b .应用程序
今天应用了无线传感器网络的多种用途，而不是过去或最初的无线传感器网络用途。现已应用于工业和民用、工业过程监控、医疗保健、健康监测、实验室和工业仪器管理、环境检测、栖息地监测、家电(智能家居)、交通监控等领域。
此外，无线传感器网络在环境碳测年中也得到了很好的应用。核反应堆控制、火灾探测和地理监测、空间技术是其最广泛的应用领域。

c .组件
微控制器:它执行任务，处理数据并控制和监视整个WSN的节点/点。
收发器:其功能是在无线传感器网络上收发信号，一般称为天线。
内存单元:根据部署情况，它可能是板载或闪存。它拥有所有的数据，并且在某些情况下可以缓冲数据。
图像

相关工作
各种节能无线传感器网络的研究正在进行中。无线传感器网络场景的开发方式是，每个节点都使用自己的移动电源，但在部署的现场相互通信。
实现能源效率的另一个方面是改进移动电源。改进正在使用的化学成分可能会提高无线传感器网络的能源效率。但它不会让我们在每个事务级别上都有一个节能的WSN，就调度而言。
基本上，传感器网络环境分为两种不同的分类方式:
同质的;异质的
在同质环境下，将质量类型和通信能力相近的节点归为该类。这种环境在传统上很流行，因为在这些场景中只使用一种类型的传感器甚至单个传感器。但在当今世界，随着无线传感器网络的日益普及，异构技术的发展是必要的。因此，异构无线传感器网络在无线传感器网络技术的发展中起着至关重要的作用。下面简要介绍了两种主要的或流行的异构技术:

李:
LEACH是无线传感器网络中第一个采用分层路由来提高网络寿命的网络协议。将所有节点组织成簇，并选择一个作为聚类标准的节点作为簇头。它支配着整个交流。在LEACH中，簇头位置在相似类型的传感器中随机化，避免耗尽电池。然后根据TDMA进行节点间通信。

b . S-MAC:
SMAC协议根据单独的唯一id来描述每个节点。然后根据每个节点的id计算每个节点的权值，选择路径最小的节点。此外，在SMAC中使用休眠和唤醒协议，仅唤醒当前节点，使所有其他节点仅处于休眠状态。这就形成了一个节能网络。

提出的模型

A.集群分区
集群是一种非常合理的跨领域分布节点的方法。团簇的形成主要在最多两层中完成;其中，上层由父节点组成，底层由终端节点组成。这种情况可能存在多个中间层，从而产生多跳环境。
这里轮询强调只在簇头上部署高功率传输的簇头。所有这些情况都在多跳集群中提供了无冲突的轮询，并在理想的侦听时间内降低了其能量消耗。
图像

b部署
所提出的轮询方案完全基于异构环境，其中节点的部署方式与同质环境相似;但是，在实现其他簇头节点的随机化部署时，必须非常小心。虽然在异构环境中簇头的位置选择是非常容易的，因为簇头的数量肯定会比其他节点少。
已经研究了节点到节点和节点到簇头的数据传输功耗。为了研究功耗，可以使用不同的数据结构。以前的功率计算是用树形结构进行的，但在多跳的环境中，由于结构的变化和数据转发可能会导致一些不同的结构，因此应用基本树形结构是不可行的。
关注的其他技术或方面是排程，然后是连续的路由。因此，整个场景可以分成几个过程，它们是:
A)通过多跳实现异构环境。
B)集群。
C)实际轮询方案的部署。
D)绩效矩阵。
A)通过多跳实现异构环境:
这种方法将我们引向一个异构的多层环境，其中很少有节点被部署为集群头节点，而其他节点被部署为子节点或结束节点。该方案采用异构环境，以延长传感器节点的电池寿命和理想监听时间为动机。
除此之外，这些簇头以这样一种方式放置在字段中，即几乎每个单独的端节点至少被一个簇头覆盖。这里要注意的简单的事情是，与其他数量的结束节点相比，簇头的数量肯定会更少。因此，以最佳方式放置簇头就成为一个主要要求。
B)聚类:
从上面的讨论可以明显看出，在异构环境中，集群头管理通信，所有消息或数据包将仅通过它传输到各自的终端节点。因此，在集群头所在的最前面的级别上执行的操作与在节点级别上执行的操作同等重要。
流行的“基于ID”的节点发现由每个簇头执行，通过宣布或广播包含其自己ID的消息。这个公告过程是在有限的时间内完成的，因为正面的数量相对较少。
一旦进程竞争完毕，集群头就会启动它的“发现过程”，以便从听取了它的公告并可以加入它的集群的终端节点那里听取回复。
图像
C)实际轮询方案的部署:
轮询是一种具有拓扑结构的场景，其中一个设备被指定为主站，其他设备被指定为辅助站，我们在这里分别称为集群头节点和端节点。即使最终目的地是终端节点，所有的数据交换也必须通过主设备进行。簇头控制链接;结束节点遵循给定的指令。这完全取决于集群头来决定应该允许哪个节点以及在什么时间使用通道。
如果集群头想要接收数据，它会询问辅助服务器是否有数据要发送;这被称为投票函数。如果主服务器想要发送数据，它告诉次服务器准备接收;这叫做选择函数。
下面将解释这两个函数;在它们的序列图的帮助下，通过举一个集群头在它自己的集群下为两个不同的终端节点服务的例子，可以更清楚地理解这一点。
选择一个):
图像
每当集群头有东西要发送时，就使用select函数。请记住，集群头控制链接。如果它既没有发送数据也没有接收数据，它就知道链接是可用的。
如果集群头有东西要发送，它就发送。然而，它不知道的是目标设备是否准备好发送。因此，集群头必须向终端节点发出即将到来的传输警报，并等待对终端节点就绪状态的确认。在发送数据之前，主节点创建并发送一个选择帧(SEL)，其中一个字段包含预期的结束节点的地址。
b)调查:
图像
轮询功能再次由群集头使用，以请求从辅助设备发送数据。当簇头准备好接收数据时;它必须依次询问(或者可以说轮询)每个设备是否有东西要发送。当第一个终端节点被接近时，如果它没有任何东西可发送，它要么以NAK帧响应，要么以数据(帧或数据包的形式)响应。如果响应是否定的(一个NAK帧)，那么集群头以同样的方式轮询结束节点，直到找到一个有数据要发送的节点。当响应为正(一个数据帧)时，簇头读取该帧并返回确认(ACK帧)，验证其接收。
D)绩效矩阵:
a)将场划分成集群的效果:
通过将节点划分成簇，传感器的使用寿命不断延长。除此之外，在同构场景中，将删除较大的集群。这可能会导致不可行的情况。
b)活动时间:
当我们关注每个结束节点的活动时间时，轮询方案的动机显然是减少节点的活动时间。在侦听时间和丢包率之间存在权衡。如果想要降低丢包率，那么节点的活跃时间就应该高一些，如果节点的活跃时间越少，那么丢包率就必然越高。因此，节点的活动时间在轮询方案中起着至关重要的作用，在这里是可持续的。
c)集群头部署:
参考本文，这种情况被认为是在固定位置手动部署集群头，但实际情况是更仔细地部署它们，并且它们至少覆盖每个节点下的一个节点。更多地强调以覆盖所有子节点或结束节点的方式进行聚类。
d)消息传递:
消息传递是一个非常重要的方面。由于终端节点的传输距离和功率都比较大，因此由集群头转发的消息会直接到达终端节点。但是当考虑到相反的场景时，多跳场景就出现了。很明显，异构环境必然会导致这样的情况。
e)石:
在应用正向映射和反向映射的同时，应用了BFS (Breath First Search)技术，即从一端节点到另一端节点的通信。这将产生一个更好的节能场景，从而在每个节点级别上节省更多的电力。
f)睡眠和唤醒:
这里提出的轮询方案让我们看到了一个更重要的现象，即在理想模式下睡眠，在实际传输过程中醒来。被用于传输的节点(可以是发送节点、目的节点和中间节点)只有在当前节点的邻居处于挂起状态时才会保持活动状态。因此，在失败的情况下，可以进行回溯。这样做的好处是，一条路径在任何时候都是可用的，这为我们提供了防止链路故障的便利。

轮询算法
图像
图像

优势
图像

结论
网络被划分成集群，强大的集群头控制集群中的所有传感器。主要关注的是集群内的节能设计和延长网络生命周期。该提案使用轮询从传感器收集数据，而不是让传感器随机发送数据，这样消耗的能量更少。仿真结果表明，寻找时间最短的无争用轮询调度是一个复杂的问题，并给出了一种快速的在线算法对其进行近似求解。实现了更多的避碰。仿真可以在tns -2模拟器上进行。所使用的轮询方案实现了接近100%的吞吐量，同时显著减少了传感器的活动时间。通过使用多个不重叠的信道，可以进一步提高网络的生存时间。当频率通道数不断增加时，有效时间的百分比总是可以减小的。

参考文献
  1. D. Aguayo, J. Bicket, S. Biswas, G. Judd, R. Morris，“基于802.11b Mesh网络的链路电平测量”，计算机工程学报，2004。
  2. D. Tse和P. Viswanath，《无线通信基础》。剑桥大学出版社，2005年。
  3. Woo和D.E. Culler，“传感器网络中媒体接入的传输控制方案”，ACM移动通信，2001。
  4. 陈志强，“基于优化角色分配的传感器网络生命周期约束”，电子工程学报，2002。
  5. D.M. Blough和P. Santi，“研究固定Ad Hoc网络中基于小区的节能技术的网络寿命延长上限”，ACMMobiCom, 2002。
  6. 彭译葶。张晓明，张晓明，传感器网络:发展、机遇和挑战，电子工程学报(ei)， 2003年第8期，1247-1256。
  7. 李建军，苏伟，李建军，无线传感器网络研究进展，电子工程学报。第40(8)(2002)102-114。
  8. G.J. Pottie, W.J. Kaiser，无线集成网络传感器，通用。Acm 43(5)(2000) 51-58。
  9. 王志强，李志强，多跳传感器网络的可靠性与能量消耗研究，计算机工程学报。Rev. 8 (1) (2004) 84 - 97 e
  10. 叶伟，J. Heidemann, D. Estrin，无线传感器网络的高能效MAC协议，电子学报，vol. 3, 2002, pp. 1567-1576。
  11. 查尔斯·珀金斯。Addison-Wesley, Boston, MA，第一版，2001。
  12. A. Cerpa和D. Estrin。Ascent:自适应自配置传感器网络拓扑。计算机工程学报，2002年6月。
  13. 邓，韩玉生，W. B. Heinzelman, P. K. Varshney。基于高密度集群的传感器网络睡眠节点调度。移动网络与应用(MONET)“无线传感器网络的能量约束和寿命性能”，2004。
  14. 王晓荣，邢光亮，张艳芳，“无线传感器网络的集成覆盖和连接配置”，中国计算机学会嵌入式网络传感器系统学术会议，2003,pp. 28-39。
  15. 蒋顺峰，宋洪涛，“基于周界覆盖的无线传感器网络密度控制算法”，中国计算机工程学报，2007,pp. 79-84。
  16. D.埃斯特林，R.戈文丹，1。Heidemann和S. Kumar，下一个世纪的挑战:传感器网络的可扩展协调，pro . ofacmmobicom ' 1999，华盛顿，1999年8月。
  17. J. Kahn, R. Katz, K. Pister，下个世纪的挑战:智能灰尘的移动网络，OfACM MobiCom, 1999年8月。
  18. 陈志强，“基于优化角色分配的传感器网络生命周期约束”，电子工程学报，2002。
  19. D.M. Blough和P. Santi，“研究固定Ad Hoc网络中基于小区的节能技术的网络寿命延长上限”，ACM MobiCom, 2002。
  20. 曲伟，王金宽，刘志刚，(2009)“无线传感器网络中节能覆盖的节点调度方案”，IEEE, pp 1-4。
  21. S.Anandamurugan和c。Venkatesh，“提高无线传感器网络生命周期的睡眠调度协议”，第1-6页。
  22. I. Marà ±n, J. Arias, E. Arceredillo, A. Zuloaga, I. Losada和J. Mabe，(2007)“LL-MAC:无线自组织网络的低延迟MAC协议”，ELSEVIER:微处理器和微系统，第197-209页。
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