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一种TEEN协议的节能型改进算法

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Ｒ—ＴＥＥＮ算法
如前所述．协议的节能性能对无线传感器网络非
常重要．而根据无线通信能量模型，ＴＥＥＮ协议中最 高级簇头与基站之间采用单跳通信的方式是较为浪 费能量的．而且网络范围也受限于簇头节点的通信半 径。因此。成簇后应继续建立所有簇头与基站之间的 多跳传输路径。 平面路由协议可以建立无等级节点到基站之间 的多跳路径．同样可以用于建立簇头与基站之间的多 跳路由．所以．在分簇路由协议中可以借鉴平面路由 协议的设计思想。“ 基于以上分析．本文提出了Ｒ—ＴＥＥＮ算法。该算
参考文献 【１］ｉ．Ｆ．Ａｋｙｉｌｄｉｚ，Ｗ．Ｓｕ，Ｙ．Ｓａｎｋａｒａｓｕｂｒａｍａｎｉａｍ，Ｅ．Ｃａｙｉｒｃｉ．Ａ
３．１
ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ），通过调整两个阈值，ＴＥＥＮ协议可以
在传送数据的精度和网络能耗之间取得合理的平衡。
ＴＥＥＮ的每轮循环分为簇的建立阶段和稳定的数据
传输阶段。 （１）簇的建立阶段 每个传感器节点选择［０，１１之间的一个随机数，如 果选定的值小于阈值Ｔ（ｎ）。则该节点向周围节点广 播自己成为簇头的消息以及硬阈值和软阈值．网络中 的非簇头节点根据接收信号的强度决定加人哪个簇， 并通知相关簇头。Ｔ（ｎ）的计算公式为：
内节点
路由协议的引入
路由协议负责将数据由源节点传送至目的节点，
图１ ＴＥＥＮ协议拓扑结构
是无线传感器网络的重要核心技术之一．路由协议的 性能和整个网络的性能密切相关。依照网络的拓扑结 构．路由协议可以分为平面路由协议和分簇路由协 议。平面路由协议中，节点问地位平等，通过局部操作 和反馈信息来生成路由［２］。典型的平面路由协议有：
选取簇头．其他非簇头节点以就近原则加入相应的 簇．形成虚拟簇，以将整个网络的能量负载平均分配 到每个传感器节点．从而达到降低网络能量消耗、延 长网络生命周期的目的。并且，在簇的建立过程中，簇 头向簇内节点广播硬阈值（ｈａｒｄ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）和软阈值
（ｓｏｆｔ
３平面路由协议
平面路由协议的优点是简单、具有较好的健壮 性。原则上不存在瓶颈问题，但扩展性较差，且缺乏对 资源的优化管理。
ＴＥＥＮ协议的缺陷之一是在数据传输阶段．最高
级簇头与基站之间采用单跳路由方式，消耗能量较 大．同时也使网络规模受限于簇头节点的通信距离。
２．２
①簇内节点大部分时间可以关闭通信模块，由簇
头负责数据的长距离路由转发。这样既保证了覆盖范 围内的数据通信．也在很大程度上节省了网络能量：
ＰＥＧＡＳＩＳ协议
ＰＥＧＡＳＩＳ（Ｐｏｗｅｒ．．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＧＡｔｈｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｎ．．
Ｒｕｍｏｒ协议借鉴了欧氏平面图上任意两条曲线
现
节点集合． （２）数据传输阶段 当节点首次检测到数据超过硬阈值时。节点将该 值存人内部变量ＳＶ中．并按照ＴＤＭＡ时隙将其发送 给簇头．然后簇头对相关数据进行融合，最后将融合 结果传送给基站。如果当前监测数据大于硬阈值且与 ＳＶ的差异大于等于软阈值时．节点才再次进行数据 传送。 数据传输持续一段时间后．将重新进行下一轮的 簇头选取并重新成簇。
ｄ的邻居节点发送ｋ ｂｉｔ数据的能耗为：
Ｅｎ（．ｄ）蛾木ｋ＋ｓ哪堆ｄ“丰ｋ
‰（七）爿‰｝ｋ
（２）
转发过程中．簇头节点记录发来该消息的节点ＩＤ和 自身转发的下一跳节点ＩＤ。
传感器节点接收ｋ ｂｉｔ数据的能耗为：
（３）
（２）路径建立阶段 在“路由代理”消息的传播过程中．当“簇头路由 代理”消息（含有的簇头ＩＤ记为Ａ）和“基站路由代 理”消息在某个节点相遇时．相遇节点不再转发该消 息．同时分别向发来该消息的两个节点发送含有簇头 ＩＤ为Ａ的反馈信息。反馈信息沿着之前代理消息的 传播路径反向地向簇头Ａ和基站传播，最终．算法逐 跳地在每个簇头节点上建立了从簇头到基站之间的 数据传输路径。如果两种代理消息没有交叉，基站可 将“基站路由代理”消息洪泛广播出去。 在每个成簇循环周期中．该路径建立后都是稳定 的．而不像Ｒｕｍｏｒ一样每次都随机选择数据发送路 径。因为ＴＥＥＮ协议适用于响应型网络。响应型网络 中节点监测到数据后会主动发送给基站．基站并不会 主动发送查询信息。
Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌ４）、Ｒｕｍｏｒｔ５３等。分簇路由协议
现
实际上是一种分层结构的路由协议．该协议中网络通 常被划分为簇（ｃｌｕｓｔｅｒ），每个簇由一个簇头（ｃｌｕｓｔｅｒ ｈｅａｄ）和多个簇内节点组成．这些簇头进一步形成高 一级的网络．低一级网络的簇头是高一级网络的簇内 成员。簇头负责管理簇内节点，并完成簇内节点数据 的收集和融合，然后将融合结果发送给基站。典型的
③分簇拓扑结构便于管理，有利于分布式算法的
应用．可以对系统变化作出快速反应，具有较好的可扩 展性．适合大规模网络。
２．１
１ＥＥＮ协议
ＴＥＥＮ（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｓｅｎｓｏｒ
Ｎｅｔｗｏｒｋ
ｐｒｏｔｏｃ０１）的基本思想是周期性地等概率随机
条链。数据传输时．链上的每个节点将上一个节点传 来的数据与自身采集的数据融合后。向下一个邻居节 点发送．直到数据到达簇头．簇头对链两端的数据融 合后．将融合结果发送给基站。
其中，如。为发射器对ｌｂｉｔ信息进行编码调制等
处理消耗的能量；‰为在传送阶段消耗的能量系数； ‰ｄｎ是发送ｌｂｉｔ信息时放大器消耗的能量，由通信
距离和误码率等共同决定。ｎ与传感器网络的应用环 境密切相关．通常在２到４之间．但由于传感器网络 中节点通常贴近地面。应用环境中可能有较多的障碍 物．接收天线的能力也有限。因此ｎ常常接近４。所 以．在无线传感器网络中要减少单跳通信距离．使用 多跳短距离无线通信方式。 ５
０
引言
综合了传感器技术、无线通信技术、嵌入式计算
分簇路由协议有：ＬＥＡＣＨｔ四、ＴＥＥＮｔｎ、ＰＥＧＡＳＩＳｔｓ］等。 ＴＥＥＮ协议的拓扑结构如图ｌ。
技术及微机电系统技术的无线传感器网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ
Ｓｅｎｓｏｒ
Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）是由部署在监测区域内的大量微型
传感器节点．通过无线通信方式形成的一个多跳自组 织网络．其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖 区域中感知对象的信息，并发送给观察者【ｌｌ。由于无线 传感器网络具有低功耗、自组织等特点，其可广泛应 用于军事、工业、交通、环境监测、空间探索、医疗护理 等领域。 １
改进。有效延长了网络生存时间。该算法主要分为选 取簇头、建立簇头与基站之间的传输路径、数据传输
结语
为了解决’ｒＥＥＮ协议中簇头与基站通信之间通
第
三 Ｏ
信能量消耗较大的问题．通过借鉴平面路由协议的工
七
期
ｖ
ＭＯＤＥＲＮ
ＣＯＭＰＵＴＥＲ
２００９．５
万 方数据
６３
＼
竺兰竺
ｓｏｒ
作机制．提出了一种新的节能型分簇路由算法Ｒ—
ＳＰＩＮｌ３］、Ｄｉｒｅｃｔｅｄ
无线传感器网络多应用于布线和电源供给困难 的区域（例如环境恶劣、受到污染或敌对的区域），且 传感器能量有限．因此降低能耗是无线传感器网络协 议设计的重要目标。 簇头负责转发全簇的数据．且一般距离基站较 远．但是在ＴＥＥＮ协议中最高级簇头与基站采用单跳 通信方式。导致能耗较大．因此本文提出了一种新的 节能型分簇路由算法Ｒ－ＴＥＥＮ．该算法使用平面路由 机制建立全体簇头与基站之间的多跳通信路径．有效 降低了能量消耗。
代 计 算 机
＾
交叉机率很大的思想．其基本思想是：传感器节点监 测到事件后．产生一种称为代理（ａｇｅｎｔ）消息的包括事 件和源节点信息的数据包．并将其沿着一条或多条随 机路径在网络中单播转发．同时基站发送的查询消息 也沿着一条随机路径在网络中传播。当代理消息和查 询消息的传输路径交叉在一起时．将会形成一条从源 节点到基站的完整数据传输融合路径。如不交叉，基 站可将查询请求洪泛广播出去。Ｒｕｍｏｒ协议的网络拓 扑如图２。
总
第
三 Ｏ
七
襄
ｖ
ＭＯＤＥＲＮ
ＣＯＭＰＵＴＥＲ
２００９，５
万 方数据
６２
竺兰竺
三个阶段。
／／
Ｒ—ＴＥＥＮ算法先采用ＴＥＥＮ协议的工作机制周
５．１成簇算法
期性地选取簇头。广播成簇消息，并最终建立簇。
５．２数据传输路径建立算法
在每个成簇周期中．Ｒ—ＴＥＥＮ算法分两个阶段建
立簇头与基站之间数据传输路径．即“路由代理”消息 单播转发阶段、路径建立阶段。 （１）ｌ‘路由代理”消息单播转发阶段
Ｎｅｔｗｏｒｋｓ【Ｃ】．Ｉｎ：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ
１ｓｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
ＴＥＥＮ．该算法首先采用ＴＥＥＮ协议的工作机制建立
并维护簇．然后采用类似Ｒｕｉｎｏｒ协议的方式建立所 有簇头与基站之间的多跳数据传输路径。根据无线通
Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００２：２２－３１
⑦簇头融合了簇内节点的数据之后再进行转发，
减少了数据通信量，从而节省了网络能量；
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｒｎｓ）借鉴了ＬＥＡＣＨ协议的分簇思想．但
在ＰＥＧＡＳＩＳ中簇是一条基于地理位置的链。其成簇 的基本思想是：假设所有节点静止，节点根据其地理 位置形成一条相邻节点之间距离最短的链．并在链上 随机选择簇头。节点可以通过定位装置或者通过发送 能量递减的测试信号来发现距自己最近的邻居节点． 然后从距基站最远的节点开始．采用贪婪算法构造整
！兰兰兰兰 一种ＴＥＥＮ协议的节能型改进算法
张
源
（北京交大微联科技有限公司，北京１０００４４）
／
摘要：在ＴＥＥＮ协议中，最高级簇头与基站之间采用单跳通信方式，网络能耗较大。为了降低 无线传感器网络的能量消耗．提出一种ＴＥＥＮ协议的节能型改进算法。该算法借鉴平面 路由协议Ｒｕｍｏｒ的工作机制建立簇头与基站之间的通信路径．所有簇头与基站之间都 采用多跳路由方式。与ＴＥＥＮ协议相比．该算法明显改善了网络能量消耗和网络生存时 间．并使网络规模不再受到簇头通信半径的限制。 关键词：无线传感器网络；分簇路由协议；平面路由协议；Ｒ—ＴＥＥＮ

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无线传感器网络数据融合概述

无线传感器网络数据融合概述

⽆线传感器⽹络数据融合概述⼀、数据融合。

所谓数据融合，就是将多份数据或信息进⾏处理，组合出更有效、更符合⽤户需求的结果的过程。

在⽆线传感器⽹络的研究中，数据融合起着⼗分重要的作⽤，主要表现在以下三个⽅⾯：1．节省能量在部署⽆线传感器⽹络时，需要使传感器节点达到⼀定的密度以增强整个⽹络的鲁棒性和监测信息的准确性，有时甚⾄需要使多个节点的监测范围互相交叠。

这种监测区域的相互重叠导致了邻近节点报告的信息存在⼀定程度的冗余。

数据融合就是要针对这种情况对冗余数据进⾏⽹内处理，即中间节点在转发传感器数据之前，⾸先对数据进⾏综合，去掉冗余信息，在满⾜应⽤需求的前提下将需要传输的数据量最⼩化。

2．获得更准确的信息由于⽆线传感器⽹络由⼤量低廉的传感器节点组成，部署在各种各样复杂的环境中，因⽽从传感器节点获得的信息存在较⾼的不可靠性。

由此可见，仅收集少数⼏个分散的传感器节点的数据较难确保得到信息的正确性，需要通过对监测同⼀对象的多个传感器所采集的数据进⾏综合，来有效地提⾼所获得信息的精度和可信度。

3．提⾼数据的收集效率在⽹内进⾏数据融合，可以在⼀定程度上提⾼⽹络收集数据的整体效率。

数据融合减少了需要传输的数据量，可以减轻⽹络的传输拥塞，降低数据的传输延迟；即使有效数据量并未减少，但通过对多个数据分组进⾏合并减少了数据分组的个数，可以减少传输中的冲突碰撞现象，所以也能够提⾼⽆线信道的利⽤率。

⼆、⽆线传感器⽹络应⽤层数据融合数据融合技术可以在传感器⽹络协议栈的多个层次中实现，既可以在MAC协议中实现，也可以在路由协议或应⽤层协议中实现。

传感器⽹络中的数据融合技术可以从不同的⾓度进⾏分类，介绍三种分类⽅法：依据融合前后数据的信息含量分类；依据数据融合与应⽤数据语义的关系分类；依据融合操作的级别进⾏分类。

1、根据数据进⾏融合操作前后的信息含量，可以将数据融合分为⽆损失融合和有损失融合两类。

(1)⽆损失融合⽆损失融合中，所有的细节信息均被保留。

无线传感器网络的能量优化算法

无线传感器网络的能量优化算法

无线传感器网络的能量优化算法无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）由许多小型无线传感器节点组成，这些节点可以感知、处理和传输环境中的信息。

然而，由于节点的能量受限，如何降低能量消耗，提高网络寿命成为无线传感器网络研究的一大挑战。

因此，针对无线传感器网络的能量优化算法成为研究的热点。

能量优化算法主要通过优化节点的能量消耗，延长网络的寿命。

下面将介绍几种常见的无线传感器网络能量优化算法。

1. 轮询算法轮询算法是一种基本的能量优化算法。

它通过轮流激活传感器节点的方式来减少能量消耗。

具体实现方式是，将网络分为若干个时隙，每个时隙只激活一部分节点。

未激活的节点处于休眠状态，节省能量。

轮询算法简单易用，但也存在一些问题。

例如，节点传输数据的时间可能会有较大的延迟，且网络负载不均衡。

2. 克服性能不均衡的算法为了解决轮询算法存在的负载不均衡问题，研究者们提出了一些能够均衡节点负载的算法。

比如，基于聚类的算法将节点分为若干个簇，每个簇由一个簇头节点负责协调。

只有簇头节点才需要进行数据传输，其他节点可以通过与簇头节点的通信来减少自身的能量消耗。

克服性能不均衡的算法能够提高网络的能源利用效率，延长网络寿命。

3. 路由协议优化算法路由协议是无线传感器网络中非常重要的组成部分，选择合适的路由协议优化算法可以降低网络中多个节点之间的通信能量消耗。

常用的路由协议优化算法有LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）、TEEN（Threshold Sensitive Energy Efficient Network）等。

这些算法主要通过协调节点的工作状态和选择合适的传输路径来降低节点的能量消耗。

此外，基于线性规划的优化算法也能在无线传感器网络中实现能量优化的目标。

4. 能量平衡算法在无线传感器网络中，节点的能量消耗不均衡会导致一些节点能量耗尽而无法工作，从而影响整个网络的正常运行。

节能技术改造及合同能源管理项目节能量审核与计算方法

节能技术改造及合同能源管理项目节能量审核与计算方法

节能技术改造及合同能源管理项目节能量审核与计算方法摘要：一、引言二、节能技术改造概述1.定义与意义2.节能技术改造类型3.节能技术改造流程三、合同能源管理项目1.定义与特点2.合同能源管理项目的实施步骤四、节能量审核与计算方法1.节能量审核- 审核流程- 审核标准与要求2.节能量计算- 计算方法与公式- 注意事项五、节能技术改造与合同能源管理项目的结合1.结合方式2.结合优势与意义六、案例分析七、结论与建议正文：一、引言随着全球气候变暖和能源危机的加剧，节能减排已成为我国社会发展的重要议题。

节能技术改造和合同能源管理项目在此背景下应运而生，成为推动我国能源节约和绿色发展的重要手段。

本文将对节能技术改造及合同能源管理项目的节能量审核与计算方法进行详细阐述，以期为相关企业和从业者提供参考。

二、节能技术改造概述1.定义与意义节能技术改造是指通过对企业生产、生产工艺、设备等方面进行技术更新、改进，提高能源利用效率，降低能源消耗的一种措施。

节能技术改造对于企业降低生产成本、提高竞争力、实现可持续发展具有重要意义。

2.节能技术改造类型节能技术改造分为结构调整、工艺改进、设备更新、管理优化等类型。

3.节能技术改造流程节能技术改造流程包括需求分析、方案设计、项目实施、效果评估等阶段。

三、合同能源管理项目1.定义与特点合同能源管理是指企业通过与专业能源服务公司签订合同，由能源服务公司负责实施节能项目，并以项目实施后的节能效果作为报酬依据的一种合作模式。

合同能源管理项目具有以下特点：专业性、风险分担、长期合作、效果导向。

2.合同能源管理项目的实施步骤合同能源管理项目的实施步骤包括项目立项、招标采购、合同签订、项目实施、效果评估等。

四、节能量审核与计算方法1.节能量审核（1）审核流程：企业提交节能项目申请→ 审核部门受理→ 审核部门现场勘查与资料审核→ 审核部门出具审核意见→ 企业整改→ 审核部门验收。

（2）审核标准与要求：符合国家能源政策、法规；技术改造方案合理、可行；节能效果显著；项目实施规范。

无线传感器网络国内外研究现状概要

无线传感器网络国内外研究现状概要

无线传感器网络国内外研究现状摘要:无线传感器网络(WSN综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS嵌入式计算技术.分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息.具有十分广阔的应用前景,成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。

本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成,分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。

进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。

最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。

关键词:无线传感器网络节点MAC层路由协议跨层设计Abstract: Wireless sensor network (WSN is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wihthe existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article.Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design一、概述随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步,包括微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS以及相关的接口、信号处现技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络引起了人们的极大关注。