关键字 |
| 合作交流、拓扑控制、功率效率,贪婪算法,最优中继。 |
介绍 |
| 增加对高速无线网络的需求动机的无线自组网的发展。为了充分利用无线电硬件和集成电路技术的发展,使实现更复杂的通信方案,无线的基本性能限制networksshould重新评估。在这种情况下,无线网络的不同特点相比,他们的有线counterpartlead更复杂的协议和算法的设计。一些最重要的内在物理属性层(体育),使设计更复杂的包括无线电信号的衰减长rangecommunications称为路径损耗,和多径传播引起的衰落效应。为了减少这些影响,用户必须增加其传动功率或使用更复杂的接收算法。另一个重要limitationof无线性能造成主要由于通信有限带宽是otherusers干扰,在相同频谱进行通信。无线ad hoc网络是种结构,由withoutinfrastructure无线节点之间的通讯。因此,他们通常有计划外的网络拓扑。无线ad hoc网络有各种civilianand军事应用,近年来引起了极大关注。在designingwireless ad hoc网络的一个主要担忧是减少能源消耗作为无线节点通常由电池供电。 |
| 无线节点需要保存他们的权力以及维持与其他节点的联系,因为它们是电池驱动的。Topologycontrol处理确定每个节点的传输功率,以保持网络连接和使用最短传输功率。使用拓扑控制,每个节点能够维持其与多个节点可以跳或种,尽管它不使用其最大传输功率。 |
| 因此,拓扑控制helpspower储蓄和减少干扰之间的无线连接减少链接的数量。拓扑控制[1 - 4]是节能的关键技术已被广泛的研究和应用在无线ad hoc网络。Topologycontrol让每个无线节点选择特定子集的邻居或调整其传输功率以conserveenergy同时保持网络连接。拓扑控制被广泛研究和应用在无线ad hoc网络的一个关键能源savingtechniques。为了节约能源,延长寿命的网络拓扑控制允许每个无线节点选择certainsubset邻居或调整其传输功率的同时保持网络连接。最近,一个新的类鉴于技术,合作交流(CC)[37],[38],介绍了允许单天线devicesto的优势多输入多输出(MIMO)系统。这种合作交流探究thebroadcast无线介质的性质,并允许节点收到传输信号协同helprelaying其他节点的数据。最近的研究显示显著的性能改进variouswireless合作交流的网络应用程序:节能路由[39]-[41]和[42]连接改进。 |
| 在本文中,我们研究了节能与CC模型拓扑控制问题,考虑到节能的路线。利用物理层的设计相结合,允许部分signalscontaining相同的信息获取完整的数据,我们正式定义合作能源扳手,最少保证任意两个节点之间的路径是节能与优化的originalcooperative通信图。然后我们介绍了节能与CC (ETCC)拓扑控制问题,whichaims获得合作能源扳手最低能源消费总量,协同通信技术也可以用于拓扑控制。在[35],Cardei等人首先studiedthe拓扑控制问题在合作模式(太极拳)表示,它的目标是获得一个强连通topologywith最低能源消费总量。他们提出的两个算法,从连接拓扑假定是一个传统的输出(不使用CC)拓扑控制算法和减少能源消耗使用CC模型 |
LITERERTURE审查 |
| 一般来说,在网络路由可以分为三种类型,viz.基于平面结构路由、基于层次结构的路由和基于地理位置的路由[3][4]。在平面结构路由[5][6],所有节点通常分配平等的角色或职责。在典型的基于层次结构的路由[7][8][9],然而,网络中的节点扮演不同的角色取决于他们的立场在基于地理位置的路由层次[10][11],传感器节点的位置都是利用网络中的路由数据。在最近的过去,许多路由协议提出了传感器网络。这些协议的描述下面。Heinzelman、Kulik Balakrishnan提出一项协议,称为传感器通过谈判协议信息(SPIN)[12],提供数据集中的路由方法,数据应该命名使用高水平描述符或元数据。自旋是一个家族的许多协议。两个主要的协议被称为自旋1和两次旋转。自旋1协议是一个号的协议,但不考虑任何能源意识到技术。然而,在旋转2中,当节点能量是丰富的,它使用自旋1号协议的通信。 However, when the energy in a node starts approaching a low energy threshold it reduces its participation in the protocol, that means, it will participates only when it believes that it can complete all the other stages of the protocol without going below the threshold energy level. Ye, Chen, Lu, and Zhang have proposed an algorithm, called Minimum Cost Forwarding Algorithm (MCFA) [13] that sets up a back off based cost field to find the optimal cost path from all the nodes to the sink. Once the field is formed, the message, carrying dynamic cost information, goes along with minimum cost path in the cost field. This protocol consists of two phases. First phase is a setup phase for setting up the cost value in all nodes. In the second phase, the source broadcasts the data to its neighbors nodes. To minimize the number of broadcast messages, the MCFA was modified to run a back off algorithm at the setup phase. The back off algorithm dictates that a node will not send the updated message until back off time units have elapsed from the time at which the message is updated. Problems with the algorithm are high consumption of bandwidth and it may cause duplicate copies of sensor messages to arrive at the sink. In Power Aware Chain (PAC) [14] routing protocol proposed by Pham, Kim, Doh, and Yoo, all nodes organize themselves into the energy efficient chain with the help of MCFA protocol and depth first search. One node, elected as leader node, transmits data back to sink on behalf of all other nodes. Leader node election is based on the power available and the power needed for transmission from the node to sink. Each node aggregates received data from the previous node in the chain with its own collected data to produce an aggregated data packet. |
| 在最近的过去,洪教授和杨提出了传感器网络的能量平衡的多路径路由协议[8]基于谣言路由技术。在这个协议,作者考虑概率方法找到多路径从源到汇通过考虑剩余能量和跳数从源到汇。一直,Hamdaoui, Frikhax也提出了一个协议[9],使用从传感器节点剩余能量和跳数到水槽为了使敌手节能意识的路由。有一些能源意识到路由协议等[7][14],使用基于分层或集群的方法通过考虑剩下的残余能量或能量分配流量在整个网络和延长网络的生命周期。美国林赛等人提出了一个有关LEACH算法,称为pegasi [4]。根据这些作者对一个节点,在一定距离范围内,能量用于发送或接收电路大于消耗的放大电路。减少能源消耗,pegasi使用贪婪算法使所有系统中的传感器节点在一个链。根据仿真结果,pegasi比LEACH的性能,特别是,当水槽节点和传感器网络之间的距离太大。在[5],处理异构能量条件下,节点与更高的能量应该有更大的概率成为簇头。每个节点必须有信息网络中所有节点的能量来验证其成为簇头的概率。 So, each node will not be able to make a decision to become a cluster head if only its local information is known. In such conditions, the scalability of this protocol will be influenced. Sh. Lee et al. proposed a new clustering algorithm CODA [6] in order to relieve the imbalance of energy run down caused by different distances from the sink. |
| CODA将整个网络划分为一组基于节点的距离基站和路由策略。所有组有自己的集群和成员节点的数量。CODA算法区分集群的数量到基站的距离。一样长的成员节点和基站之间的距离,更多集群与集群形成的单跳。它给更好的性能的网络寿命和耗散能量比协议,整个网络应用相同的概率。然而,CODA的功能取决于全球信息的节点的位置,因此它不是可伸缩。上面讨论的路由协议都是基于能源利用技术。但是,尽量减少能源消耗和延长网络的生命周期,路由协议必须支持睡眠调度方案,这样大多数节点睡眠,和其余节点是活动的。有非常少的路由协议支持睡眠调度和其中一些如下所述。侯和蒂珀提出了基于平面结构采用概率的睡眠模式。 At the beginning of a gossip period, each node chooses either to sleep with probability p or to stay awake with probability 1- p for the period, so that all the sleep nodes will not be able to transmit or receive any packet during the period. When an active node receives any packet, it must retransmit the same. All sleeping nodes wake up at the end of each period. All the nodes repeat the above process for every period. |
系统架构 |
| 任意无线网络可以建模为一个directedgraph G (N, E),其中一组N包括所有N个节点在网络和E是无线链接集合。让Ti atransmission nodeDi从源节点如果到目的地。可以通过传输Ti differenttransmission模式有或没有中继节点的帮助下,导致不同的多样性。然而,传输只能进行任何一个传输模式,产生选择性的多样性。清晰地阐明传输,adefinition传输模式介绍如下: |
| 传输模式:Ti传播,传播模式是g (Ti) = (R, h (R)), R是中继节点集和h (R)是这些中继节点的工作方式。在本文中,我们将研究四种传播模式withdifferent合作多样性,如图1所示。 |
| (1)直接传输(DT): DT是singlehoptransmission传播。如果直接传送到Di使用一个slotand涉及任何中继节点。因此,R =∅, h (R) = DT。 |
| (2)两跳传输(TT): TT传输是一个typeof种转发和使用作为代表。InTT传播,如果数据包发送到中间节点作为中继在第一位置,而解码数据包andforwards Di在第二槽。Di解码的signalsonly继电器。因此,R = {R}, h (R) = TT。 |
| (3)再生中继传输(DF):在DFtransmission,如果中间节点传输信号R作为第一槽arelay,解码收到的信号andforwards Di在第二槽。联合signalsreceived从源Si和继电器R在迪联合解码。因此,R = {R}, h (R) = DF |
| (4)IC合作传播(IC-based):有一个cooperativetransmission Tjand三协助继电器R1、R2、R3。传播,Si和Sjbroadcast包三个继电器同时拳头槽。secondslot,每个继电器尺度上接收到的信号和forwardsthem到目标同时[2]。因此,我们说废话= {R1, R2, R3}, h (R) = IC。 |
| 本文的重点是形成一个energy-efficientnetwork拓扑通过传播模式的选择。能源效率的指标是在下面讨论 |
| 能源效率):能源效率每焦耳refersto实现信息传输能耗与单位比特每焦耳,也就是说, |
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| Pg (Ti)和Cg (Ti)的总功耗,实现吞吐量与传播模式传输Ti g (Ti)。 |
| 因此,对于网络中传输T,整个网络能量效率 |
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| 显然,较大的拓扑f (g (T))具有更好的节能性能。总networkenergy效率,实现最优传播模式应该选择动态地根据网络情况。 |
算法 |
| 算法1联盟代表EESD建立算法 |
初始化: |
| 调整网络分配器。,each node of N andeach broadcast pair of T forms a association, S ={S1, E E E ,Sn, Sn+1, E E E , Sn+t}, wherever Si = {Ni}, 1 . i .n and Sj = {Tj}, n + 1 . j .n + t. |
自适应联合形成: |
| 联盟建立使用merge-and-split发生。 |
| 重复一遍: |
| )联合Si试图结合Sjbestowing |
| 合并规则。 |
| b) Federationschoose将建立在帕累托instructionaccording分裂规则。 |
| 直到:Merge-and-split restatementdismisses |
输出分区和传输: |
| 稳定的新分区年代生产和传输twitchwith最佳传导模式。 |
结论 |
| 在本文中,我们概述了系统分布式能源高效选择性多样性(EESD)基础上合作的无线自组网的拓扑控制系统。我们还解释了分布式用户选择性合作节能传输模式,导致选择的多样性。EESD制定成一个联盟游戏和一个自适应联合形成算法开发,形成节能联盟考虑传播渠道信息交换的成本。我们也得到了算法的收敛和收敛的稳定性。 |
数据乍一看 |
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| 图1 |
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引用 |
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