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Energy-Efficient Commuiicat Protocol for Wireless Microsensor Networks(待续)

2012-10-26 09:31 507 查看
摘要:无线分布式微传感器系统能够可靠的监控各种环境下的军事和和民事应用。在这篇论文里,我们看通信协议,这些协议对这些网络的整体能量损耗有。基于我们的研究,直接传输、最小传输能量、多跳路由和静态聚类的常规协议可能对于传感器网络不是最佳的,我们提出LEACH(低能量自适应聚类层次),一种基于聚类的协议,它利用随机的交替簇头来平均分布在网络的传感器之间能量负荷。LEACH利用本地化协作实现动态网络的可扩展性和鲁棒性,并且采用数据融合到路由协议来减少必须传输到基站数据的数量。仿真显示LEACH与常规的路由协议相比能够达到多余八分之一的能耗的减少。除此之外,LEACH能通过网络均匀的分配能量消耗,加倍我们仿真网络的实用系统的生命周期。

1.介绍

基于MEMS的传感器技术的最新进展,低功率模拟和数字电子技术,低功耗RF设计已经能够开发相对便宜的和低功耗无线微传感器。这些传感器不如那些昂贵的同类可靠和精确,但是它们的大小和成本能够应用到网络数百或数千的这些微传感器为了达到高质量,容忍故障的传感网络。可靠的环境监测在各种商业和军事应用中是重要的。例如:对于一个安全系统,听觉的,震动的
,视觉的传感器能够用于形成一个 ad hoc 网络来检测侵入。为了故障监测和诊断微传感器还可以用于监视机器。

微传感器网络能够包含数以百计或数以千计的传感器节点。它希望使这些节点尽可能的便宜和高效并且依靠它们的巨大的数量达到高质量的效果。网络协议必须被设计成能容忍存在由于低估能量消耗量而失败的节点引起的故障。除此之外,由于受限的无线通信带宽在网络中所有的传感器之间必须被分享,对于这些的网络,路由协议应该能够进行本地协作来减少带宽的需求。

最后,在网络中被节点传输的数据必须传输到数据中心或是基站,这些地方是最后的使用者能够接触数据的地方。对于这些微传感器网络有许多可能的模型。在这项工作中,我们认为微传感器网络:

基站被安置和位于远离传感器的地方。
在网络中的所有的节点是一样的并且能量有限的。

因此,传感器节点与基站之间的通信是昂贵的,并且在通信进行中没有高能得节点。这是MIT’s uAMPS工程的框架,它关注在系统等级各个水平上的从物理层和通信协议到应用层和针对微传感器节点的高效DSP设计的创新能量最优化的解决方案。

对于最终用户来说传感器网络包含太多要处理的数据。因此,结合或是汇聚数据成为一小部分有用的信息的自动化的方法是需要的。除了帮助避免信息超载,数据汇聚,也被称为数据融合,它能合并几个不可靠的测量数据来通过提高普通信号和减少不相关的噪音制造一个更加精确的信号。执行数据汇聚的分类可能通过人工操作或是自动化技术执行。完成数据汇聚和分类算法的方法都是特殊应用。例如,声信号通常使用光波形成算法合并来减少几种信号成为一种单一的信号,这种单一的信号包含所有的个别信号的相关信息。大型能源的收益可以通过执行数据融合或是本地分类算法来实现,从而需要更少的被传输到基站的数据。
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