时间同步是无线传感器网络的一项基本技术,也是一项极为重要的技术。时间同步是许多关键技术的基础,比如节点定位、数据融合、休眠调度和TDMA( Time Division Multiple Address) 时间调度。针对多跳无线传感器网络的时间同步则情形会更为复杂,分为簇生成阶段和时间同步两步。其中,多跳无线传感器网络由一个协调器和多个无线传感器组成。
簇生成方法
根据簇头选取函数生成簇头节点(成簇算法1)
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剩余能量因子
采用传感网络中节点的功耗模型,表达式如下:
E T ( k , d ) = { k E e l e c + k ε f s d 2 d < d 0 , k E e l e c + k ε m p d 4 d ≥ d 0 . E_T(k,d)=\left\{ \begin{aligned} %\nonumber kE_{elec}+k\varepsilon_{fs}d^2 \quad d<d_0,\\ kE_{elec}+k\varepsilon_{mp}d^4 \quad d \geq d_0.\\ \end{aligned} \right. ET(k,d)={ kEelec+kεfsd2d<d0,kEelec+kεmpd4d≥d0.
式中, k k k 为一次节点传输中所要发送的数据bit数, E e l e c E_{elec} Eelec为节点传输1bit数据消耗的能量, ε f s \varepsilon_{fs} εfs和 ε m p \varepsilon_{mp} εmp是通信能量参数,式中的临界距离 d 0 d_0 d0可以由下式来得到。
d 0 = ε f s ε m p d_0 = \sqrt{\frac{\varepsilon_{fs}}{\varepsilon_{mp}}} d0=εmpεfs
考虑一个剩余能量为 E r e m a i n E_{remain} Eremain的节点 i i i,则其在当前剩余能量的条件下可以发送的最大次数为:
N i = E r e m a i n E T ( k , d ) N_i = \frac{E_{remain}}{E_T(k,d)} Ni=ET(k,d)Eremain
当节点能量为满电时,其最大发送次数为:
N m a x = E i n i t k E e l e c N_{max}=\frac{E_{init}}{kE_{elec}} Nmax=kEelecEinit
剩余能量因子定义如下:
n ( i ) = N i N m a x n(i)= \frac{N_i}{N_{max}} n(i)=