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1、第29卷第4期计算机应用Vol.29No.42009年4月JournalofComputerApplicationsApr.2009文章编号:1001-9081(2009)04-1059-05无线传感器网络LEACH协议的Petri网模型及性能分析1112彭艾,黄岚,王忠义,王成(1.中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;2.国家农业信息化工程技术研究中心,北京100097)(biomed_hl@263.net)摘要:Petri网是分析网络协议一种有效的形式化建模工具,基于对无线传感器网络LEA
2、CH协议运行机制的分析,为协议建立广义随机Petri网(GSPN)性能模型,并用SPNP软件对建立的性能模型进行分析,模型数据验证了模型的有效性,同时讨论了性能模型对协议的低功耗改进所起的指导作用。关键词:LEACH协议;行为模型;广义随机Petri网(GSPN)性能模型;性能分析中图分类号:TP302.7文献标志码:AModelandanalysisofLEACHprotocolbasedonPetrinet1112PENGAi,HUANGLan,WANGZhong2yi,WANGCheng(1.Coll
3、egeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China;2.NationalEngineeringResearchCenterforInformationTechnologyinAgriculture,Beijing100097,China)Abstract:Petrinetisaneffectivemathematicaltoolforformallyanalyzingandverif
4、yingprotocols.OnthebasisoftheanalysisofLow2EnergyAdaptiveClusteringHierarchy(LEACH)protocol,aGeneralizedStochasticPetriNets(GSPN)modelofperformanceforLEACHprotocolwasproposed.WiththehelpofSPNPtoolsforanalyzingtheperformancemodelofprotocol,thevalidityofthem
5、odelwasverified.Finally,thesignificanceoftheperformancemodeltotheprotocolpslow2energyimprovementwasdiscussed.Keywords:Low2EnergyAdaptiveClusteringHierarchy(LEACH)protocol;behaviormodel;GeneralizedStochasticPetriNets(GSPN)performancemodel;performanceanalysi
6、s[9-12]网应用于无线传感器网络的文章还不多见,但一般也仅0引言为WSN的通信协议建立Petri网描述的行为模型而没有利用[1-2]无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)是模型对协议进行性能评价。由能量及资源有限的大量节点构成具有数据采集、检测、控制本文在分析LEACH协议运行机制的基础上,使用广义的强有力的自组织网络形式,应用于军事、医学和工农业等众随机Petri网(GeneralizedStochasticPetriNets,GSPN)建立协多领域。在有限的能量约束下,
7、降低无线传感器能量消耗,延议的性能模型,对采用LEACH协议的无线传感器网络节点长网络生存期和网络传输的可靠性、稳定性成为研究和应用的能量消耗进行分析和讨论,并探讨了用LEACH协议的无线传感器网络的热点。Petri网模型对该协议的低功耗改进所起的指导作用。LEACH(Low2EnergyAdaptiveClusteringHierarchy)协议是1LEACH协议Petri网建模步骤和建模工具文献[3]提出的应用于WSN的能量高效的通信协议,该协议1.1广义随机Petri网首次在WSN中通过动态分簇的方式
8、收集数据:网络中的节点一般地,GSPN被定义为一个六元组,即GSPN={P,T;随机轮流担任簇首,簇首负责收集簇内成员的数据并进行数F,W,M0,λ},其中P、T、F这三个元素代表着一个系统最基本据融合。这种机制可以均衡节点的能量消耗,减少长距离通的组成要素:信节点数量和冗余数据通信,从而达到降低网络功耗的目的。P={p1,p2,⋯,pn}为库所的集合,代表着系统的状态;LEACH协议因其可以有效降低网络功耗的运
