25、两层簇分层无线传感器网络的端到端延迟分析

两层簇分层无线传感器网络的端到端延迟分析

1. 引言

在无线传感器网络（WSN）中，端到端延迟分析对于评估网络性能至关重要。本文聚焦于两层簇分层无线传感器网络，旨在通过建立马尔可夫模型来深入分析数据从节点到Sink节点的端到端延迟。

2. 网络通信机制

• ACK 周期与数据传输 ：在 ACK 周期，标记的簇头（CH）处于模式 T，会发送接收到数据包的 ACK 信息，如 ACK - Cs 发给节点，ACK - Ts 发给相邻 CH。同时，任何节点（包括 CH）可随时从自身传感器面板收集数据，不受子帧和工作模式（R、T、S 或 C）的限制。
• 跨小区路由与负载均衡 ：CH 采用特定的跨小区路由协议，位于环 rp 的 CH 会将信息传递给最近的环 rp - 1 的 CH。处于轴 A0 到 A5 上的 CH 会将信息传递到同一轴但环数减 1 的 CH，非轴 CH 可将信息传递给两个内环邻居，具体概率依据同一环 CH 间的负载均衡原则确定。

3. 簇内通信

• 流量模型与竞争过程 ：在竞争子帧的竞争过程中，每个非 CH 节点（mote）配备单位大小缓冲区，以概率 pact 每 Tms 最多生成一个数据包（伯努利过程）。MC 个节点使用 F - S - ALOHA 协议争取访问其 CH。由此可得出每个 CH 竞争过程的输出，即变换域中的概率生成函数（PGF）：
  [L(z) = \sum_{k = 0}^{NmsC} l_kz^k]
  其中，lk 是在竞争时隙结束时，k 个数