传感器网络中基于能耗的K-邻居节点连通算法

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为了延长无线传感器网络生命周期,一种常见的方式是通过睡眠/工作时序安排算法来动态的规划传感器网络中各节点处于工作状态或者是睡眠状态的周期。K-邻居节点连通算法(CKN)是一个有效的分布式睡眠/工作时序安排算法。该算法可以有效的减少网络中处于工作状态的节点个数的同时保证整个网络处于连通状态和需求的路径延迟。本文通过建立概率模型来分析CKN算法中节点处于睡眠状态的概率,以及网络的能量消耗等问题。在概率模型的基础上,本文通过计算得出当网络运行CKN算法时时间间隙长度的下限来保证CKN算法的运行可以使得网络处于节能的状态。针对CKN算法在能量消耗方面存在的问题,本文提出了一种新型的睡眠/工作时序安排算法,基于能量消耗的睡眠/工作时间安排算法(EC-CKN算法)。EC-CKN算法利用节点当前的剩余能量信息作为参数来决定节点是否进入睡眠状态。EC-CKN算法不仅可以保证整个网络处于K邻居节点连通状态,同时还可以保证每个节点处于工作状态的K个邻居节点当前的剩余能量在所有邻居节点当前剩余能量排序中为最大的K个邻居节点。本文最后通过在NetTopo上的仿真实验对CKN算法以及EC-CKN算法的性能分析进行比较。通过仿真实验可以看出,当无线传感器网络密度固定后,网络中处于工作状态的节点的增加并不会一直导致多径地理路由中平均路径条数的增加,类似的,处于工作状态的节点个数的增加也不会导致多径地理路由中路径的平均长度的持续减少。通过对比CKN算法与EC-CKN算法的网络生命周期可以发现,EC-CKN算法通过使网络中节点的能量消耗更为均匀,从而使得网络相对于CKN算法实现更长的生命周期。
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