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无线传感器网络中节点相关性
［摘 要］ 无线传感器网络中的AC协议是采用基于竞争的信道接入机制,带有冲突避免的载波监听,但是AC协议中节点没有区别划分,导致冗余信息过多.对此进行改进,可在节点传输数据之前,按照节点的相关性计算方法,增加节点分类,并增加监听占空比,以减少信息传输过程中的能耗.
［关
键 词］ AC；节点相关性；无线传感器网络
［中图分类号］ TN919
［文献标志码］ A
［文章编号］ 2096-0603（2016）33-0120-01
一、引言
无线传感器网络中信道资源的分配方式由AC协议决定,它是保障网络通信的关键协议之一.AC协议是采用基于竞争的信道接入机制,带有冲突避免的载波监听多路访问机制.本文增加节点相关性的计算,并增加监听占空比,使节点传输数据之前按照相关性分类,以有效降低信息传输过程中的能耗.
二、节点相关性计算
选取一个无线传感器网络区域,节点在区域内随机分布,收到汇点发送的数据采集命令后,节点开始感知并采集数据.在一定范围内,节点感知的数据有一定的相似性,通过计算节点的各自的信息熵,表示节点发送一个数据包所提供的平均信息量.然后可以计算出节点之间的联合熵,通过比较联合熵数值与特定阈值ε大小,表示出节点数据的相关性.
H（x）表示节点i的信息熵,H（y）表示节点j的信息熵,其中p（xi）是i节点采集到的监测事件的概率,p（yj）是j节点采集到的监测事件的概率,n为可能采集到的事件总和.
节点i和节点j之间的联合熵表示如下：
一般来说,H（x,y）≤H（x）+H（y）,如果H（x,y）等于H（x）+H（y）,表示两个节点采集的信息不相关,H（x,y）/（H（x）+H（y））表示的是第i个节点和第j个节点采集数据的相关度.相关系数表示为K等于1-H（x,y）/（H（x）+H（y））.在满足一定的网络应用要求基础上,设参数ε等于0.8为节点相关系数的门限值,通过节点i感知信息流与它所存在的相关区域内节点感知信息均值的相关系数K,确定节点i的类型.当0<K≤ε,相似度很低；当ε<K≤1时,节点相似度较高.
节点相关性算法流程图如下：
三、实验结果
实验使用一跳场景仿真：100m*100m的区域内布置21个节点,Sink节点作为数据接收节点,位于网络中心,坐标为（50,50）.节点初始能量都为100J,其他20个节点随机分布于Sink节点四周.改进的AC协议的占空比设置为10%.睡眠周期为1.6s,时间0.16s,相关区域代表性节点选取周期T为4倍的睡眠周期6.4s.
数据选择从100s开始发送,在此之前两种协议已经消耗部分能量,因为改进的AC协议增加了节点相关性计算,能耗高出AC约1J左右.AC协议占空比不变,前期随着流量增大,能耗基本保持稳定增长.当网络流量变化剧烈、数据流量高,容易发生冗余状态时,改进后的AC协议在能耗上比原来的AC明显降低.
四、结语
本文根据AC协议及不足之处加以分析,提出了一种根据节点之间的相关性算法,把相似节点划分到一定区域,并从中选出代表节点负责本区域的数据传输.代表节点以剩余能量和距离Sink节点距离值为参数进行周期选举,有效减少冗余信息传递.实验结果表明：增加节点相关性计算的AC协议的网络平均能耗上有很好的改进.
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无线传感器论文范文结:
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