基于无线传感器网络的群集路由，本文提供了一种基于补偿机制的可靠PCI数据协议，能够高效，快速和可靠地收集和传输数据。ICP主要包括三个重要部分：1）可靠性概率计算机系统； 2）消息分类机制； 3）智能均衡机制。过调用这三种机制，PCI协议可以减少冗余信息以提高传输性能，并可以补偿信息传输不足以确保可靠的数据传输。真表明，恒温阀芯PCI协议的数据采集速度比LEACH和ECDG更快，并且在网络上具有更好的稳定性。线传感器网络发展迅速，尤其是用于监视危险环境，并且已经引入了许多应用。线传感器网络可以在战场，受灾地区和有毒地区集中部署，以管理各种紧急情况，监视战场和类似的火山爆发，甚至发生事件类似的核泄漏[1]。
些具有高度破坏性和寿命短的应用程序需要即时且可靠地收集传感器数据，因为它们的主要特征是：1）突发事件； 2）短期内没有人为干预使得难以快速收集。息在某些破坏性环境中，所有情况都可能导致传感器节点突然死亡，从而确保消息的快速，准确传输，这是网络可靠性和服务质量的重要方面。线传感器。此，在节点故障的情况下，需要一种机制来确保足够的信息收集。句话说，该机制必须具有一定的容错能力，以确保一个或多个网络节点的死亡而不会影响整个传感器网络要执行的任务。前的一些研究方法都集中在通过减少数据传输或数据融合来实现节能的无线传感器网络，本文提出了一种新的基于机制的基于PCI的可靠数据传输机制。偿机制。方案一方面依靠分组路由，以减少不必要和冗余的信息，另一方面依靠补偿不足的信息传输来确保传输的可靠性。PCI可以提高网络可靠性，减少传输延迟，并优化网络能量的使用。PCI具有三个部分：可靠性概率计算模型P，消息分类机制C和智能均衡机制I。靠性概率计算模型给出了接收者正确接受的可靠性概率。果发送方发送了有效消息，则PCI可以计算出当前簇头节点（CH）发送的数据包可以被基站（BS）正确接受。率。于此可靠性概率值，PCI可以通过消息分类机制C同步执行消息的分类和传输。外，PCI基于智能均衡机制中的补偿判断模块来确定是过滤还是补偿信息。据情况，PCI调用不同的机制。们将每单位时间在同一类别中发送的消息数定义为消息的频率。
偿判断模块确定消息的频率，并根据信息的饱和度调用不同的模块。息的饱和度是某个阈值。消息已满时，智能均衡机制将调用冗余过滤模块，以过滤出具有时空相关特性的冗余信息。消息不饱和时，智能均衡机制通过调用消息补偿模块提高消息的传输速率，从而确保基站能够准确，有效地接收到足够的信息。群网络可以有效降低网络能耗并延长其生命周期。LEACH协议是一个典型示例[2]。协议使用分布式算法将网络节点自组织为群集，每个群集由群集中的群集头节点控制，群集头节点从其成员收集并合并。点信息，然后将其发送到基站。ECDG协议在群集阶段之后在这些均匀分布的群集头节点中生成路由树，只有群集头节点作为根节点负责传输自身发送的合并消息基站的其他簇头节点。同类型的LEACH协议相比，ECDG除了采用在簇头节点之间建立路由树的方法外，还采用了旋转簇头节点选择方法。多跳模式向基站发送信息。示了1。虑到大规模无线传感器网络的适用性，PCI协议基于ECDG协议[4]。们假设：1）传感器阵列由一个基站和大量传感器节点组成。2）每个集群的成员节点由集群头节点控制，集群头节点可以向集群中的所有节点广播消息； 3）部署后所有节点都是静态的，不要移动。4）每个群集头节点都是属于其群集成员的节点的可访问消息。图1所示，群集头节点以简单或多种方式将数据传输到基站。集节点的主要功能有两个：检测和数据传输。测模块负责监视周围环境，然后将收集的数据传输到群集中的群集头节点。A1：接收机可以准确接收的有效数据量，例如：基站。Ci：网络群集。A2：Ci发送到基站的数据量。Hab：从节点a到节点b的跳数。Hi：从群集头节点i到基站的跳数。P：默认网络中传输错误的概率值[3]。Pab：节点a和b之间的传输精度。Pt：簇头节点与基站之间的传输精度。本节中，我们将重点介绍PCI协议的结构和操作原理。图2所示，PCI协议包括三个主要部分：1）可靠的概率计算系统，2）消息分类机制，和3）智能均衡机制。
群集头节点的选择阶段，PCI协议在群集头节点中同步建立。群集主节点处理该消息之前，PCI首先使用概率估计算法计算基站正确接受当前群集主节点发送的有效数据的概率。后，PCI开始处理消息，该消息分为两个阶段：消息分类阶段和智能均衡阶段。第一阶段，PCI使用消息分类机制同步分类和消息传输，而PCI通过智能均衡机制确定是过滤还是补偿信息。偿判断模块的功能是确定消息的频率，并根据信息的饱和度调用不同的模块。靠性的可能性基于无线传感器网络中固有的错误，该错误不允许可靠的传输。此，有必要估计基站可以正确接收有效消息的概率。于此概率值，PCI可以确定基站可以成功接受的数据量。据ECDG协议，ECDG形成多个集群，并且大多数集群头节点以多跳方式将消息发送到基站。于每个跃点，将以相同的可靠性概率发送消息。本节中，我们提出了一种从群集头节点到基站可靠传输的概率的计算方法。们假设无线传感器网络的传输错误率为P，基于以上所述，我们可以得出在聚类阶段从每个簇头节点到基站的跳数。跃的数量不是固定的，但可以确定节点的空间位置。了简化计算，根据泰勒理论，传递可靠性的概率为[pt≈1-pHi-1]。了确保这种可靠性的可能性，我们假设C1必须向基站发送至少一定数量的A2数据。于公式5的结果，我们可以获得基站可以成功接收至少1个字节的消息数据。
送足够数量的消息（例如A2中的数据量）后，群集头中的每个节点将通知其成员节点暂停发送数据，直到新的回合开始为止。过计算机化可靠性概率，PCI可以减少许多冗余消息数据的传输，从而减少通信开销。点可以通过其内部状态表来抑制冗余消息的重发。不同情况下，节点可以适当地调整这些重复消息的传输量，以确保数据传输基于可靠性的概率。外，随着网络的运行，每个节点的能量逐渐降低，并且传输错误的可能性增加。
了解决这个问题，基站根据接收到的消息数量来调整概率参数的值。息分类机制是在消息处理之前建立的，负责收集和分类消息。常，群集头节点中的消息数据源主要分为三种类型：1）节点本身生成的消息数据； 2）来自其他非核心节点的消息群集群集，恒温阀芯3）从其他群集头节点传输消息。个群集节点都有一个唯一的标识符，该标识符存储在“群集节点成员ID”表中，用于区分不同类型的消息。了减少传输延迟和网络的功耗，上面的第三种消息将直接传输到基站，因为来自其他群集头节点的这些消息已由该节点处理。责传输这些消息的集群负责人。疗它需要有限的能量。于前两种数据，我们将提出一个合理的合并方案，该方案可以进一步保证网络的可靠性，在下一种机制中，我们将使用概率论方法进行数据补偿。能均衡机制由三部分组成：1）补偿判断模块； 2）冗余滤波器模块； 3）消息补偿模块。偿判断模块负责确定当前状态下是否需要数据补偿。们设计了一个名为AList的表来保存最近发送的各种消息数据，并使用该表来区分和传输消息。AList表的内容如下：。这三个元素中，MT表示消息的类型，BS是一个布尔变量，用于指示消息的饱和状态。果基站的值为正，则表示此类消息的数量足够，并且类似的消息数据将暂时延迟。后，冗余过滤模块将饱和返回信息发送到补偿决策模块，以确定是否要调用消息补偿模块。
Fre表示某种类型的消息数据量。
它超过某个值时（该值是根据可靠性概率Pt传输的最小消息数据量Max），我们确定这样的消息数据量已足够。时，布尔变量的值设置为正。同时更新AList。外，在补偿判断模块对消息数据进行分类之前，需要将新接收到的消息与AL列表中记录的历史消息进行比较。际上，无线传感器网络的节点通常具有时空相关性：我们可以假设在同一集群中的特定时间段内生成的消息数据类型是相同的，这意味着在正常情况下，在同一时间段内会生成不同类型的消息。能性很小。外，AList表必须占用少量的存储空间，并且该空间中存储的内容将不断更新。
单来说，让[D = Mi，WiM1，W1，M2，W2，…，Mn，Wn]代表AList表中的最新消息记录。[D]是根据FIFO标准定义的一组动态数据。[Mi]表示MT，[Wi]表示[Mi]频率（Fre），[1≤i≤n]。成员节点的新消息数据[Ma]到达簇头的节点时，补偿决策模块使用以下公式检查它们。中[Mi∈D]。函数表示[Ma]和[Mi]之间的相似程度。[Ma]将与数据集[D]中的数据进行比较。果它对应于某个[Mi]，则此功能的值不小于某个阈值，这意味着[Ma]是在之前发送的，并且消息数据是相同类型的。时，增加[Wi]的值并转到下一步。
则，这意味着[My]是一种新型消息，将存储在AList列表中并更新AList表。余过滤模块用于处理冗余消息。感器网络必须有效地传输消息数据，这一点至关重要。所周知，节点通过无线链路传输数据所消耗的能量远大于处理相同数量消息的节点所消耗的能量。上所述，实际上，当监视区域中发生事件时，同一群集中大多数节点收集和传输的数据包含相同的内容。个节点同时发送不同类型的消息数据的可能性很低。此，不必所有节点都与基站进行通信。意味着我们需要根据可靠性的可能性对数据进行分组并仅发送一定数量的消息数据。据概率计算的结果，在某个阶段，当监视区域中发生事件时，簇头的每个节点至少发送来自Max的数据量，以确保发送了有效消息可以被基站准确地接收到。于不同的簇头节点到基站的跳数不同，因此它们具有不同的传输量。了进一步确保可靠性，基站将轮询信息发送到每个群集头节点，以指示是暂停发送数据还是增加传输量。送足够的信息后，即使本轮下一次数据收集不足，集群头节点也不会执行消息清除，因为基站已收到足够的可靠信息。避免了不必要的补偿措施。后，簇头的节点停止发送消息数据。于无线传感器网络通常部署在恶劣的环境中，因此整个网络通常遭受或多或少的严重破坏。果发生爆炸，例如火山喷发或腐蚀性液体泄漏等，传感器节点将受到损坏，从而导致网络消息数据收集不足。于此类问题，我们通过消息补偿模块的功能来解决。图3所示，传感器阵列总共包含六个群集：群集1到6。图中可以看出，群集1、4和5的节点分别受到不同程度的损坏，在群集1和5中。点损坏更为严重，而第4组相对较轻。集节点检测到此情况后，将通过检查群集成员节点的数量来确认此情况。如，在第5组中，近70％的节点被破坏，从而导致瞬间的组数据收集急剧下降。后，该组的主节点调用消息补偿模块的功能以增加消息的数据。额。一方面，如果群集的主节点被破坏，则群集的其余节点将被分组或添加到相邻群集中。于缺乏数据收集，第4组节点的损坏较少。据上一节所述的情况，当簇头节点通过冗余消息过滤模块发送的返回信息得知消息数据量不足时，补偿判断模块调用补偿机制将发送的关联数据量增加到最大数据量。送到基站。
了确保传输的可靠性，在以下两种情况下调用消息补偿模块的功能：1.群集节点的大面积损坏，导致消息数据的传输不足； 2.群集的受监视区域将在一定时间内出现。
态事件。本节中，我们通过MATLAB仿真评估PCI性能。据PCI协议的要求，我们基于无线传感器网络的ECDG协议构建此仿真。了比较PCI，ECDG和LEACH的性能，我们模拟了这三种不同的环境。了提高可比性和可行性，在这三个环境中模拟的网络参数是相同的。络仿真参数如下表所示。中的[Eelec]表示节点中发送或接收电路的功耗； [Eamp]表示发射放大器的功耗。
们将网络生命周期用作评估标准。络生命周期是从网络部署开始到所有节点完全死亡的过程之间的时间。4显示PCI在网络破坏后的很长一段时间内可以通过补偿机制继续确保网络传输的可靠性。反，在相同情况下，LEACH和ECDG无法保证足够的数据量来确保网络的可靠性。着网络破坏程度的增加，使用PCI协议的网络的高可靠性变得越来越重要。文档提出了一种新的智能机制-基于补偿机制的可靠PCI数据传输协议。方面，这种机制可以减少网络上消息数据的传输量，而当网络损坏且数据传输量不足时，PCI可以补偿数据传输以确保网络的可靠性。真结果表明，使用PCI协议的网络比LEACH和ECDG更可靠，并且使用网络能量的效率更高。
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