使用多播数据传输无线能源协议发展增强终身的网络

Gupta Pratistha沙玛,阿布

M。理工大学的学生,CSE的部门,布鲁里溃疡、喜马偕尔邦,印度。
助理教授,部门CSE /布鲁里溃疡、喜马偕尔邦,印度。

文摘

无线传感器网络的最重要的目标是加强或提高传感器网络的生命周期和有效地使用网络的能量。许多传统方法已经提出了无线传感器网络(WSN)来实现这些目标。但是,他们不是很高效、可靠的能量利用率的网络上的节点。然而,在网络节点通常被认为是均匀以来自然领域的研究,系统进化,但在现实世界中,同质传感器网络几乎被认为是进行研究。因此,我们需要一个聚类技术将在异构环境中工作更紧密地与现实生活环境有关。在本文中,我们提出了一种多节点数据路由的方法。这将消耗更少的能量在长途通信。在我们的方法,我们提出中间网关这隔集群头和火车站将消耗更少的能量比之前的单跳协议也帮助减少Tx节点之间的距离和Rx站,节点传输距离减少能源消耗的减少所以一辈子也得到提高。

关键字

聚类;浸出;Matlab;9月;传感器网络网络的生命周期

介绍

无线传感器网络(WSN)最近在微机电系统技术获得了全世界的关注,促进了智能传感器的发展。这些传感器虽小,处理和计算资源有限,他们是便宜的比传统的传感器。网络有很少或没有基础设施。它由大量的传感器节点合作监控区域获得的数据环境。这些传感器可以直接沟通彼此间或者外部基站。更多的传感器。传感器发送这样的收集的数据,通常是通过无线电发射机,水槽直接或通过一个网关。路由协议是传感器网络的核心技术之一。由于其固有的特点,在WSN路由充满挑战。集群是一个出名的和广泛使用的探索性数据分析技术,它的应用程序来说特别有用要求可伸缩性成百上千的节点。 Many disaster management applications require networks of sensors that can be easily deployed. In such applications wires or cabling is not practically possible. To overcome these drawbacks wireless sensor networks are used. Wireless sensor networks are fast, easy to install and maintain. Energy conservation and maximization of network lifetime are the key challenges in the design and implementation of WSN. In this paper, we analyze energy efficient multiple single hop clustering routing algorithm by a sensor node for WSN. The remainder of this paper is organized as follows: Section 2 describes the related work. section 3 describes the proposed multi-hop routing scheme. Simulation results are discussed in section 4 and conclusions are drawn in section 5.

二世。设计问题

1。网络动力学——大多数的网络架构假设传感器节点是固定的,因为很少有设置,利用移动传感器。有时需要支持下沉的流动或群头。路由的稳定性成为一个重要的优化因素,除了能量、带宽等。或移动节点的路由消息是更具挑战性。所以,感觉到事件可以是动态或静态取决于应用程序。

2。负载平衡负载平衡有利于网络延长网络的生命周期。分布的传感器节点完成甚至在集群的集群建设,数据处理和intra-cluster管理执行的集群。由于相同大小的集群,它扩展了网络的生命周期,防止能源枯竭的集群

3所示。可伸缩性:如果传感器网络中传感器节点增加网络功能不应该减少但它应该增加它叫做可伸缩的网络。路由协议设计,这样它应该使用大量的传感器节点分布在很大区域。

4所示。节点部署——这是应用程序依赖影响路由协议的性能。部署是确定性或自组织。在确定性部署,传感器放置手动和数据通过fixed-determined路由路径。另一方面,在自组织系统中,传感器节点随机分布在一种特定的方式创建一个基础设施。

5。能源因素——建立一个基础设施,设置路线的过程中深受能源方面的考虑。传动功率的无线电台距离的平方正比甚至高阶存在障碍,种路由将消耗更少的能量比直接传播。然而,种路由开销很大的拓扑结构和介质访问控制的管理。直接路由将表现良好足够如果所有节点是非常接近下沉。传感器随机分散在一个感兴趣的领域和多跳路由成为不可避免的

6。数据交付模型-数据交付模式水槽可以是连续的,事件驱动,查询驱动和混合动力,这取决于应用程序的传感器网络。

7所示。避免能量的黑洞——数据交付给水槽用种路由节点或BS。接近BS的传感器节点发送的数据包数量多的传感器节点远离BS。因此,节点靠近BS,首先减少能源、洞离开附近BS,整个网络划分和防止他们以外的节点发送数据到b,节点剩余还有一些能量。这个概念被称为能量洞。

8。——在一个传感器网络节点功能,不同的功能可以与传感器节点关联起来。取决于应用程序中,一个节点可以专注于一个特定的特殊的传送等功能,传感和聚合以来参与的三个功能在同一时间在一个节点可能会迅速流失的能量,节点。

9。数据聚合/融合数据聚合的目的是聚合来自多个节点的数据,消除冗余传输和BS提供聚合数据。节约能源是最好的方法。CH首先收集汇总数据,然后传送到b。

三世。相关工作

节能成为传感器网络的主要问题之一。减少能源消耗在传感器网络的一个方法是采用聚类算法。一个聚类算法试图传感器节点组织成簇。在每个集群中,一个节点当选为簇头。簇头负责:

1。收集数据的集群成员

2。融合的数据通过数据/决策融合技术

3所示。报告融合数据到远程基站

在每个集群,集群头是唯一的节点参与长途通信。因此整个网络的能量消耗减少。强化了降低能耗的研究形成具有适当的集群网络结构。

Heinzelmanet人提出一个名为浸出的聚类算法。使用好的寓意集群、长距离传输的数量可以大大减少。在LEACH,当地集群节点组织成一个节点作为簇头。所有非集群头节点传输数据到集群的头,而簇头节点接收到所有集群成员的数据,对数据执行信号处理功能(例如,数据聚合)和传输数据到远程BS。因此,作为簇头节点是能源密集型多noncluster头节点。如果集群头选择先验和固定在整个系统生命周期,这些节点将很快使用有限的能源。一旦簇头能量耗尽,它不再是操作,属于集群的所有节点失去沟通能力。因此,浸出了随机旋转中高能集群头部位置的传感器,以避免排水网络中任何一个传感器的电池。

林赛和Raghavendra提议另一个名为pegasi的聚类算法,这是一个完全不同的想法通过组织成一个单一的传感器节点链(SC)网络。在这样的网络中,一个节点在链被选为集群的头上。通过最小化簇头的数量,长距离传输的能耗是进一步最小化。pegasi的主要思想是传感器节点之间形成一个链,这样每个节点将接收和发送一个亲密的邻居。从节点到节点收集数据,得到融合,最终一个指定节点传输到b。节点轮流传输到b,这样每个节点的平均能量在每轮会降低。这种方法的优点是,它消除了开销引起的动态集群的形成。因此,pegasi优于浸出。然而,也有一些缺点比如过度延迟介绍遥远的节点,特别是对于大型网络。

陈和j . m .你们,c . Li吴提出节能集群方案(电)协议在2005年。协议是一种新型的聚类方案用于周期性数据收集应用在无线传感器网络。集群头选举完成更多的剩余能量的节点通过当地无线电通信。在这里,一个常数的候选节点当选并在本地竞争没有迭代集群基于残余能量。协议也保证了一个统一的集群分布的无线传感器网络。此外,保持负载平衡集群中,介绍了一种新颖的方法。但是,全球的要求

问:李,z清新和w . Mingwen 2006年,提出了分布式节能集群(DEEC)协议是一个基于集群协议两级和多级能量异构无线传感器网络。在这种方法中,集群头选择通过的概率是基于每个节点的剩余能量的比例和网络的平均能量。在这方面,这些节点初始能量高、残余能量相比,有更多的机会成为簇头节点能量较低。

第四,与先前的工作问题

我们知道在网络传感器部署在非结构化环境中传感器节点通常由不可替代的电池数量有限的能源供应我们通常希望传感器网络尽可能长时间地工作。为了实现这一目标我们必须执行传输用更少的电力或能源消耗。按照以前的工作很多路由算法提出了LEACH,谨慎,pegasi 9月等,但这些算法都是单跳路由协议。

诉缺点单跳路由

单跳路由选择簇头可以减少通信开销的数据路由到火车站但是当通信距离是集群头和车站之间的距离增加单跳通信消耗更多的能量。

VI。提出的方法

我们提出了一种多跳数据路由的方法。这将消耗更少的能量在长途通信。在我们的方法,我们提出了网关节点这隔集群头和火车站将消耗更少的能量比之前的单跳协议。因为集群头和基站之间的距离减少byadding网关节点。所以我们知道节点传输距离减少能源消耗的减少,所以一生也增加。

七世。仿真和结果

性能的多个单跳协议是被仿真评估。模拟我们MATALAB使用,性能评估参数考虑:一生中,能耗、网络吞吐量的大小是100 X 100的节点数量是100随机分布的传感器。

八世。用于模拟参数

第九。仿真设置

1。初始化数据传输的各种参数。e。的节点,节点初始能量,没有。轮进行处理。

2。之后,描述wirelss总覆盖面积的传感器网络数据传输。然后找到各个节点的位置和设置基站节点。

3所示。根据能量方程找到最高能量的簇头节点选择簇头。

4所示。每个节点的簇头选择每轮。如果满足条件时,那么所有节点到集群,集群头网关通信节点附近的集群。

5。网关节点分配的基础上FIFO集群头和这些网关节点不固定任何CH给其他接近CH。

6。然后网关节点通信基站这些网关节点的集群和多用途。

7所示。然后我们计算的参数。e一生、吞吐量、能源消耗。

当我们点击开始处理然后计算的总没有活着的节点,总死亡节点和网络生活的时间百分比。单击按钮后开始处理然后计算。总活的节点,总死亡的一生网络的节点和百分比。

我。e迭代。= 87 = 500,总活节点,总死亡节点= 13,网络= 87的生命的时间百分比

图4显示了,当没有。然后迭代增加吞吐量正在慢慢减少。吞吐量是指使用带宽。带宽意味着成功的平均速率数据传输通过一个通信路径。当没有。轮是增加然后从集群头到网关节点吞吐量下降。图5显示了一生的节点网络取决于是否定的。的迭代。在这个图中,当没有。轮网络是180年左右然后生活的时间节点最大即50。这是一生的每轮传动系统减少增加。这个图表显示,一生的节点的网络依赖。 of iteration. This graph shows that the life time of a system .Network stability will improve by adding more no. of nodes in the network.

x的结论

总的结论是,多个单跳集群是最好的选择走向提高无线传感器网络的性能。我们的结论是,单跳传输所消耗的能量比种长距离传输。新一种同构无线传感器网络路由协议提出了评估和系统的性能,减少能源消耗和提高传感器网络的寿命。我们已经决定一生,吞吐量和能源消耗。最后,仿真结果表明,提出的协议可以更有效地平衡整个网络的能量消耗,从而延长网络生命周期。

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