分簇无线传感器网络多Sink多信道传输方案.pdf

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1、2011年第3O卷第1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)5。研究与探讨p<=分簇无线传感器网络多Sink多信道传输方案龙昭华，闭云松，蒋贵全，高明军(重庆邮电大学计算机科学与技术学院，重庆400065)摘要：针对无线传感器网络(WSNs)在大规模网络应用时出现的问题，通过对Siphon协议的研究，提出一个基于分簇网络结构的多Sink多信道传输方案，并采用多信道的方法解决簇间传输干扰问题，在保证节点有效利用能量的同时提高WSNs的数据传输性能。介绍和分析

2、“漏斗效应”和Siphon协议，对平面网络结构和分簇网络结构的特点进行分析，指出Siphon协议应用于分簇网络的可能性，并说明基于分簇网络的多Sink多信道传输方案的设计思想。阐述方案的具体实现，通过硬件平台和仿真软件对方案进行实验证明：该方案有效。关键词：无线传感器网络；传输控制；分簇；虚拟Sink；多信道中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)01-0005-05Multi．Sinkmulti．channelstransmissionschemeinclusteredw

3、irelesssensornetworksLONGZhao—hua，BIYun—song，JIANGGui—quan，GAOMing-jun(CollegeofComputerSciencesandTechniques，ChongQingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China)Abstract：Aimingattheproblemsoflarge—scalewirelesssensornetworksandbasingonthe

4、studyonSiphonprotocol，amultiSinkmulti．channelstransmissionschemeinclusterednetworkiSpresented，todealwiththeinterferenceamongclustersbymulti—channelsandimprovetheperformanceofdatadeliveryandensuretheenergyefficiencyofwirelesssensornodes．The“funneleffect”andS

5、iphonprotocolareintroduced．followingbytheanalysisonclusternetworkandthedesignschemeofmulti—Sinkmulti—channelstransmission．Thedetailcontentofschemeisillustrated．Theschemeisprovedbyhardwareplatformandsimulationsoftware．Theexistingproblemsandthefutureresearchd

6、irectionarepointedout．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；transmissioncontrol；cluster；virtualSink；multi—channels0引言节点承载的流量较大，容易引发拥塞。这一现象被称为在节点资源有限的情况下，如何为无线传感器网络“漏斗效应”j，如图l所示。即使采用分簇结构，当节点(WSNs)中的数据传输提供可靠的机制，以保证网络的分布的区域较大时，簇首到网关采用多跳通信，依然无法避监测力度和数据的传输效率，是WS

7、Ns中的一个基本问题。免“漏斗效应”。因为WSNs的网络特性与传统IP网络有明显区别，因此，传统网络的传输控制协议不能直接应用于WSNsl3．4]。目前，国内外对WSNs传输控制协议的研究大多基于小规模的网络进行，并不适用于大规模网络。本文根据WSNs应用于大规模领域的需要，将Siphon协议多Sink的思想应用于分簇网络结构，在保证能量效率●0O的同时提高网络的传输性能。物理Sink瓶颈节点传感器节点1概述图1“漏斗效应”示意图1．1漏斗效应Fig1Schematicdiagramoffunnelingef

8、ectWSNs一般采用多对一的通信结构，因此，靠近网关的已有解决“漏斗效应”的方案可分为4类：收稿日期：2010-04～196传感器与微系统第30卷1)调节数据发送速率，如SenTCP，COMUT，Buffer—由虚拟Sink承担簇首选举的工作，减少传感器节点因base[。和CODA协议。消息交互引起的消耗，也使得簇首选举和簇的划分更合理。2)多路径分流，如，ARC。和BGR协议。3)用多信道方式解