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文档简介

无线传感器网络排队系统最优分簇方法前期准备：李

晨技术支持：雷现惠后台制作：李胜浩（主讲人）智力发散：崔

邵研究背景

1、无线传感器网络(Wireless

Sensor

Networks简称WSNs)由许多功能相同或不同的无线传感器节点以自组网络的方式构成，节点之间主要通过组播进行通信。由于其节点众多、规模庞大，其拓扑结构一般采用分层分组的层簇式方案。问题的产生与解决的思路问题的产生节点之间频繁的多跳通信就产生了数据包的拥塞和排队现象解决的思路为了能够在有限的资源配置下较大地发挥整个网络的性能，节省能耗，延长网络的生命周期，就必须对网络数据包的排队和处理过程进行科学的建模从而能最大限度地满足不同应用的需求。解决方案无线传感器网络分簇规模约束的算法，通过对簇规模大小进行限制，可减少节点能量开销和增加簇的稳定性。利用排队论对整个传感器网络进行建模分析，通过对控制节点的休眠／激活状态来节省整个网络的能量。利用电磁场能量扩散等理论，提出了单跳传感器网络的系统能量模型，并在此基础上得到了单跳网络中最优簇首数目和节点总数目的关系以及网络系统总能量和总节点数的关系。同时结合能耗这个指标。提出了最优簇首节点数量的计算方法。模型假设假设节点通过均匀分簇的算法分簇，唯一的簇首节点不仅负责簇内信息的收集和融合处理，还负责簇间的数据转发。假设每个节点都有着相同的通信半径。网络中数据包的到来均是泊松输入、输出，簇首节点的数据包处理服从负指数分布，簇首节点对数据包的处理顺序采用先到先服务机制。通信系统排队模型在通信系统排队模型中，主要考察两个指标：Ts：数据包在整个网络中的总的平均时延；Ws：数据包在整个网络中的总的平均等待时间通信系统排队模型

根据M／M／K排队理论，取第h层中的一个簇为研究对象，则该簇中数据包到达率为A，簇首节点的服务率为p，因为采用均匀分簇的方法每簇的簇内成员均为m个，这样，第h层的簇首个数为N／m个，第h层的数据包到达率为λh=Nλ/m，簇首节点的服务率为μh=Nμ/m，第h层排队系统中数据包的平均时延平均等待时间通信系统排队模型

第h层经过簇首处理以后离开的数据包成为第h-1层簇首的数据包输入流，依此类推，第1层的数据包的到达率为簇首节点的服务率为第1层的数据包平均时延为平均等待时间为通信系统排队模型

整个网络中数据包的发送接收流程可以看作是有多个M／M／1个排队系统先并联再串联组成。

通过以上分析，可以得到网络中数据包的总的平均时延和平均等待时间：仿真结果

对于整个传感器网络系统而言，需要综合排队模型和能耗模型两个模型来进行考虑从而使整个网络的性能尽可能达到最优，因此求解该问题是一个多目标规划问题。实验仿真结果：N1002004001000m10141830结束语

本文提出了一种基于无线传感器网络排队系统的最优分簇方法，并将新方法相比传统的LEACH协议进行了实验分析，结果表明：比较于传统的LEACH协议，本文提出的方案在节省网络能量、延长网络生存周期方面具有

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