基于GAF聚类算法的无线传感器网络研究

无线传感器网络由部署在监视区域中的大量廉价微传感器节点组成。它是通过无线通信形成的多跳自组织网络系统，主要用于收集，传播和处理传感器信息。
与传统的无线自组织网络不同，无线传感器网络具有大量的节点和密集的节点。由于环境的影响和能量的消耗，节点更容易发生故障。
环境干扰和节点故障很容易导致网络拓扑发生变化。另外，节点的能量，处理能力，存储能力和通信能力都受到限制，因此无线传感器网络的主要设计目标是能量的有效利用。
无线传感器网络的媒体访问控制（MAC）协议必须以节能为主要目标，并采用一种折衷机制，以便用户可以在延长网络生命周期，增加网络吞吐量和减少通信延迟方面做出决定。 。
选择。目前，针对不同的传感器网络应用，研究人员从不同方面提出了多种MAC协议，但缺乏统一的分类方法。
根据固定分配信道方法或随机访问信道方法，传感器网络MAC协议分为：时分复用方法（TDMA），随机竞争和其他MAC协议。具有固定信道分配的TDMA自然可以在节点上完成低占空比操作，因为它们只需要在自己的时隙中打开无线模块即可完成发送和接收，但是其可伸缩性很差，并且时间同步至关重要。
到系统的费用很大。由于无线传感器网络的数据速率低且对延迟的要求低，因此当前实用的节能MAC协议基本上是基于竞争的协议。
大量实验和理论分析表明，无线传感器节点的能量浪费主要来自空闲监听，碰撞，串扰和控制。因此，结合现有的无线传感器网络MAC协议，引入分层拓扑控制思想，建立高效节能的无线传感器网络协议，并进行分析，仿真和验证，具有研究意义。
1竞争性MAC协议分析1.1 S-MAC协议S-MAC协议基于802.11MAC协议，是为满足传感器网络的节能要求而提出的。 S-MAC协议假定传感器网络中的数据传输量通常很小，并且节点协作完成常见任务。
网络可以处理和集成数据以减少数据通信量，并且网络可以容忍一定程度的延迟。研究表明，传感器能量主要消耗在节点之间的流量中，空闲侦听大约占节点通信能量的1/3。
为了节省能量，S-MAC协议主要使用周期性的监听/睡眠低占用率。空比机制控制节点尽可能多的睡眠，以减少节点的能耗。
但是，S-MAC协议存在以下问题：S-MAC协议中同一虚拟集群中的所有节点都需要同时从睡眠状态转换为活动状态，并开始争夺通道，并且存在大量竞争。的节点没有数据传输任务。
比赛和闲置聆听会浪费大量精力。 1.2 T-MAC协议ST-MAC（TImeout MAC）协议是在S-MAC协议的基础上提出的。
S-MAC协议的周期长度受延迟要求和缓冲区大小的限制，而侦听时间主要取决于消息速率。因此，为了确保消息的可靠传输，节点的周期性活动时间必须适应最高的通信负载，导致网络负载较小时节点的空闲监听时间相对增加。
针对该缺点，文献提出了T-MAC协议。该协议根据通信流动态调整节点的活动时间，同时保持定期侦听的长度不变，并以突发模式发送消息以减少空闲侦听时间。
但是，大量不需要数据传输的节点的竞争和空闲侦听仍然造成大量能量浪费。另外，T-MAC协议的实施将引起早期睡眠问题，这将降低网络的吞吐量。
为此，它采用两种方法来改善由于过早睡眠而导致的数据吞吐量下降：（1）将来的请求发送机制。 （2）完整的缓冲区优先级机制，但是效果不是很令人满意。
2 MAC协议