【正文】 8. Initialize: PGID as its own ID。 4. Estimate physical distance between itself and each senders。 6. Set: Transmission power Pmax = 3。 11. } 12. Else: Wait for T = (Wi + Ti) units。 7. Increment: LHC by 1 in the Construct packet。 For any node(i): 1. If: (Receives Construct packet) 2. { 3. Waits for Wi units。 2. Set: Transmission power Pmin=0。 177。 Power control based topology construction for the distributed wireless sensor works Abstract Wireless sensor work consists of large number of sensor nodes with limited battery power, which are randomly deployed over certain area for several applications. Due to limited energy resource of sensors, each of them should minimize the energy consumption to prolong the work lifetime. In this paper, a distributed algorithm for the multihop wireless sensor work is proposed to construct a novel energy efficient tree topology, without having location information of the nodes. Energy conservation of the nodes is acplished by controlling transmission power of the nodes. Besides, maintenance of the work topology due to energy scarcity of the gateway nodes is also proposed in the protocol. Simulation results show that our distributed protocol can achieve energy conservation up to an optimum level similar to the centralized algorithm that we have considered and can extend the work lifetime as pared to other distributed algorithms without any power control. Keywords: Wireless sensor work。 圖 5. 通知數(shù)據(jù)包的格式 隨機(jī)的時(shí)限已經(jīng)屆滿后，已經(jīng)收到通知數(shù)據(jù)包節(jié)點(diǎn)廣播構(gòu)造包使用最小傳動(dòng)功率級(jí)的第 施工階段中所述。 從我們的 4 節(jié)圖 12 中給出的仿真結(jié)果證明，我們發(fā)現(xiàn)使用最大傳輸功率 級(jí)的可能性是非常小的高密度網(wǎng)絡(luò)。 and j = 1, 2, … n。 它是應(yīng)注意的發(fā)送方節(jié)點(diǎn)集被視為為按第 2 節(jié)中給出的定義在上游的分組。在接到該數(shù)據(jù)包，一個(gè)節(jié)點(diǎn)知道從其標(biāo)題信息，它是通知數(shù)據(jù)包，并可兼容 CSMACA 機(jī)制 [22] 的隨機(jī)時(shí)間的等待。 為例，接收器是其組中的唯一父網(wǎng)關(guān)。 圖 4. (a) 隨機(jī)分布在面積的傳感器節(jié)點(diǎn) (b) 第一個(gè)樹(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 這一階段的目的是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的不同組節(jié)點(diǎn)中使用最有效電源級(jí)構(gòu)建分布式的樹(shù)拓?fù)洹?zhí)行信息階段后形成樹(shù)拓?fù)湎乱唤M。 10.} : 進(jìn)入維護(hù)階段，在 (C)節(jié)有描述 . 在接到構(gòu)造包，節(jié)點(diǎn)掃描中它的所有參數(shù)，并考慮作為其源有最少 LHC 節(jié)點(diǎn)。 (PTx(ij)) : 在構(gòu)造包中 PGPL 的值為 PTx(ij)。 。 13. 進(jìn)入維護(hù)階段 , 在 (C)節(jié)中描述 . 表 3 發(fā)件人和接收信息階段算法 算法 2： 信息階段 For any Sender(i): : (接收構(gòu)造包 ) 2.{ PGID 和 GHC 的值 。 。 LHC。 3. 廣播構(gòu)造包 。 它是應(yīng)注意該接收器，必須至少一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的最小值或最大傳輸功率范圍內(nèi)。在接到構(gòu)造包，在其最小的傳輸接收器的鄰居電源范 圍 (Pmin = 0)，掃描包的所有參數(shù)。此外，在我們假設(shè)傳輸電源網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)級(jí)別后部署可能是最大或最小值和最大值之間 。 ? 源 ID (SID)： 如果 A 和 B 是相同或者不相同組中的兩個(gè)不同傳感器節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)包 A發(fā)送到 B， A節(jié)點(diǎn) 的 ID是源節(jié)點(diǎn)， A也是 B 的源節(jié)點(diǎn)。 例如在廣播一控制數(shù)據(jù)包，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別是 X， NEL 在控制數(shù)據(jù)包中作為 X 的單位。組中存在至少一個(gè)子網(wǎng)關(guān)。 因此， GHC 的值 = 1，為 G2 或 G4。 GHC 的值初始化為 0，在一般的 GHC = GHC + 1，后續(xù)跳躍的數(shù)據(jù)包從一個(gè)組到其他。一般來(lái)說(shuō) LHC = LHC + 1。 相對(duì)于 G1 下游組 G G G4。 177。之前的下一章節(jié)中 ,我們定義了一些技術(shù)術(shù)語(yǔ)用于我們的協(xié)議。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通性孔由于不可抗拒的自然物質(zhì)間隙小另一批節(jié)點(diǎn)之間的差距部署或由于同一地區(qū)的節(jié)點(diǎn) ,因?yàn)樗麄?不能與最小傳輸 功率(Pmin)連接 。我們的分布式控制協(xié)議被描述在第 3 節(jié)。我們提出一個(gè)分布式算法 ,調(diào)整傳輸功率級(jí)別的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)和構(gòu)建一棵樹(shù)和一個(gè)中間功率電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的最大和最小 ,在不同的群體 ,達(dá)到一種連接網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。然而 ,傳輸功率調(diào)節(jié)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以延長(zhǎng)壽命及提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能力。他們指派一個(gè)任意選擇的傳輸功率級(jí)傳感器節(jié)點(diǎn) 在 可能分裂的網(wǎng)絡(luò) 中。然后 ,它通過(guò)合并交互連通到一個(gè)整體上。這是一 個(gè)分布式的 隨機(jī)算法 ,為了節(jié)省功率最大對(duì)電池 進(jìn)行 關(guān)閉。 然而 , LEACH 需要全球的傳感器網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)， 并且假定每個(gè)節(jié)點(diǎn)接近 BS。 作者 在 [13]中的采取一套主動(dòng)節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的傳播范圍，建議盡量減少總功率消耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最小電源配置方法。 在 [11], 作者介紹了拓?fù)淇刂频臒o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，于一體的有效子網(wǎng)和短躍點(diǎn)方法來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的兩級(jí)策略。所以 , 集合到一個(gè)單一的類似數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)融合的遙感數(shù)據(jù)的傳送到接收器的多級(jí)跳環(huán)境中，從而保存能源也是在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要研究問(wèn)題。在事件驅(qū)動(dòng)模型 , 節(jié)點(diǎn)報(bào)告接收器 ,同時(shí)報(bào)告遙感一些事件 ,例如火災(zāi)或水災(zāi)而敲響了警鐘。除此之外 ,補(bǔ)充能量的電池更換和充電幾百節(jié)點(diǎn)上的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的 大部分地區(qū) ,特別是在嚴(yán)酷的環(huán)境是非常困難的 ,有時(shí)不可行。仿真結(jié)果表明 ,我們的分布式協(xié)議可以達(dá)到類似集中算法 的理想水平的能量守恒，可以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期比其他沒(méi)有任何功率控制的分布式算法。由于傳感器能量資源的有限 ,他們中的每一個(gè)都應(yīng)該減少能源消耗 ,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。在這篇文章中 ,一種分布式算法的基礎(chǔ)上 ,提出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建一種高效率能源樹(shù)結(jié)構(gòu) ,而無(wú)需定位信息的節(jié)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器，分布式算法，功率控制，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 近年來(lái)在硬件和軟件的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 ,使小尺寸、低功耗、低成本、多功能傳感器節(jié)點(diǎn) [1]的基礎(chǔ)上 ,由傳感、數(shù)據(jù)處理及無(wú)線通信組件 組成 。因此 ,節(jié)能 [2],[3],[4]的傳感器節(jié)點(diǎn)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題 ,如傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期的完全取決于耐久性的電池。定期報(bào)告中 ,節(jié)點(diǎn)模型的數(shù)據(jù)收集和可聚合所需資料 ,成為集 ,然后 定期的發(fā)送到 上游。 在 [9]的基礎(chǔ)上 , 對(duì) 傳感器節(jié)點(diǎn)的每個(gè)單元的電源消耗比較進(jìn)行分析，它觀察耗能接收的電源和空閑狀態(tài)幾乎相同， CPU 的功耗是很低。分析是在非對(duì)稱無(wú)線鏈接并不罕見(jiàn)，具有不同的最大傳輸范圍，在異構(gòu)無(wú)線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频膯?wèn)題。 在 [14],作者提出 了一個(gè)分析路由協(xié)議的范圍的可變傳動(dòng)方案。在[16]中 ,兩個(gè)局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制算法 ,并提出了異構(gòu)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的非均勻傳輸范圍。但是它使用固定傳輸功率范圍 ,該算法適用于低密度等 IEEE 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。畢竟 ,部件連接環(huán)和優(yōu)化的后處理解除功耗的網(wǎng)絡(luò)。 同樣 ,他們提出了全球性的解決方案與不同的傳輸功率算法 , 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)造了一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)定不同的傳輸范圍為所有的節(jié)點(diǎn)。另外 ,而非控制發(fā)射功率水平 ,總是使用一個(gè)固定的高功率水平網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)將迅速減少死亡網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。本算法在一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有位置信息 ,建立連接節(jié)點(diǎn)分布式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。性能分析和仿真結(jié)果在第 4 節(jié)而結(jié)論 在第 5節(jié)。然而 ,所有的節(jié)點(diǎn)要么來(lái)自同一或不同的組織使用固定傳輸功率電平交流和形成一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何權(quán)力的控制。 圖 之間的不同的組節(jié)點(diǎn) 表 1 對(duì)于不同的電力能源消費(fèi)水平和相應(yīng)的交流 ,得到了來(lái)自我們距離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 功率電平 0 1 2 3 輸出功率 (dBm) ?13 ?7 ?1 5 范圍 (m) 177。 當(dāng)前消耗 功率電平 0 1 2 3 (mA) ?上游和下游的組： 讓 {G1， G2， G3， ...} 作為套組節(jié)點(diǎn)分布在某一地區(qū)。同樣，如果控制數(shù)據(jù)包 G2 從廣播到這些組，在這種情況下 G G4 被視為下游組的 G2， G2 可以組 G G4，一個(gè)上游組。如果節(jié)點(diǎn) A 將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到 B，并且 B 然后將同一個(gè)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到價(jià)值的 LHC 在控制數(shù)據(jù)包中的 A = 0， B = 1 和 C = 2。 數(shù)學(xué)上，讓 G = {g1， g2 … …， gn}，作為組中的 n 傳感器節(jié)點(diǎn)集， m 傳感器節(jié)點(diǎn)的組處于相同或不同的 m 和 n 的值的另一個(gè)組。 ? 父網(wǎng)關(guān) ID (PGID)： 使連接與一個(gè)上游組的節(jié)點(diǎn)的組中的所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為父網(wǎng)關(guān)和其 ID 稱為為 PGID。在某些的情況下如果一組都包含唯一的節(jié)點(diǎn)的單個(gè)節(jié)點(diǎn)被視為為該組的父和子網(wǎng)關(guān)。 父網(wǎng)關(guān)功率級(jí) (?PGPL):任何組的父網(wǎng)關(guān)的發(fā)射功率水平 ,它可以與子網(wǎng)關(guān) 的上游組織連接被稱為父網(wǎng)關(guān)功率級(jí) (PGPL)。 在本節(jié)中，我們將提出我們基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)協(xié)議的功率控制，這是一種動(dòng)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，我們的協(xié)議，在樹(shù)拓?fù)錁?gòu)造節(jié)點(diǎn)使用最小傳動(dòng)功率級(jí)的每個(gè)組之間 (Pmin = 0)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的樹(shù)拓?fù)溥B接在不同組節(jié)點(diǎn)中形成并使用有效功率級(jí)別 (PTx)，這里 (Pmin=0)PTx (Pmax=3)，這個(gè)分布式協(xié)議的不同階段在下面將描述。 他們等待隨機(jī)時(shí)間 Wi，并與接收器連接。 但是，如果在接收器沒(méi)有找到任何 Pmin = 0 的鄰居，它與它的鄰居鏈接進(jìn)入信息階段，在經(jīng)過(guò) Ti輪候時(shí)間 （表 2 和表 3）。 4. 等待 Ti 個(gè)單位 。 LHC 最小值 。 Ti 個(gè)單位 。 4. 增量 : Value of GHC by 1。 8.} : 進(jìn)入維護(hù)階段 , 在 (C)節(jié)中描述 。 GHC 的值從信息包復(fù)制到各自領(lǐng)域的構(gòu)造數(shù)據(jù)包 。 接收機(jī)節(jié)點(diǎn)等待無(wú)線設(shè)備、連接的源和上文所述，然后按照相同的步驟。它是構(gòu)造包始終使用最小傳動(dòng)功率級(jí)傳輸，每次 LHC 都加 1，它從一個(gè)節(jié)點(diǎn)跳到另一個(gè)時(shí)應(yīng)注意。 它通過(guò)廣播通知數(shù)據(jù)包使用最大傳輸功率級(jí) (Pmax = 3)。 所以，之前于廣播通知數(shù)據(jù)包，一個(gè)節(jié)點(diǎn)將 PGID 的值通知包復(fù)制從該構(gòu)造，可以區(qū)別另一個(gè)構(gòu)造包的數(shù)據(jù)包。此外，從每個(gè)發(fā)送方使用下面的公式估計(jì)其物理距離。在接到通知包，可以用式 (3) 估計(jì) d 發(fā)送方和接收方之間的物理距離。 (6) 應(yīng)注意一個(gè)組的節(jié)點(diǎn)可能是另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的已收到幾個(gè)通知數(shù)據(jù)包。 因此，值得在這里提到的節(jié)點(diǎn)數(shù)數(shù)可能使用最大動(dòng)力 (Pmax = 3) 作為有效的傳輸功率與上游組節(jié)點(diǎn)通信。 數(shù)據(jù)包的 PGPL 字段中給出的上游組可連接節(jié)點(diǎn)的有效功率級(jí)別。 Distributed algorithm。 177。 3. Broadcast the Construct packet。 4. Scan LHC of each received packets。 8. Broadcast the Construct packet。 13. Go to Maintenance Phase, as described in Section (C). Table 3. Information phase algorithm for both Sender and Receiver ALGORITHM 2: Info