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基于移动预测的海上无线传感网络分簇算法
作者：周倩 张琳
来源：《科技视界》2015年第18期
【摘 要】拓扑是无线传感器网络研究的重要内容之一，作为网络的最底层直接影响到数据链路层和介质访问层的性能，同时对能量消耗也有重要影响。近来，无线传感网逐渐应用到海洋环境中，其中涉及的主要问题有，节点时时移动使得网络拓扑频繁变化，以及节点的能耗问题，针对移动性，本文采用基于移动状态的移动模型对海上环境进行模拟，考虑节点能量有限，采用改进的LEACH算法优化网络拓扑达到节能目的。最后对提出的算法进行仿真。 【关键词】无线传感器网络；动态性；移动模型；动态预测；分簇 1 系统模型
1.1 基于移动模型的节点动态预测
海上无线传感器网络，节点呈现高度的动态性。为此，采用移动模型对节点状态进行模拟，移动模型是对网络中移动节点移动方式的抽象，反应了移动节点的位置、速度、加速度的变化情况。在现有的研究中，移动模型又有不同的分类方式，根据移动模型的构建方式不同，移动模型分成踪迹移动模型（Trace Mobility Model，TMM）与合成移动模型（Synthetic Mobility Model，SMM）两类[4]。针对海上环境的特点，假设分布在海上的无线传感器节点的运动趋势是基本一致的，将组移动模型应用到无线传感器网络拓扑中，充分考虑节点间的位置关系，适当删除冗余链路，构建合理拓扑。
在这个模型中，节点运动呈现一致性，具有一个相同的基础速率和基础移动方向，为了表示各节点移动状态的差异性，各个节点的移动速率是由组移动速率加上随机附加速率。 根据节点的运动状态对节点未来的移动状态进行预测，假设t时刻得到节点的移动速率为v（t），移动方位为？椎（t），预测得到的t时刻节点的移动速率为v1（t），移动方位为？椎1（t），预测t+1时刻节点的移动速率为v2（t），移动方位为？椎2（t），它们之间存在如下递推关系：v2（t）=（1-α）v1（t）+αv（t），v2（t）=（1-β）？椎1（t）+β？椎（t）。 根据上述递推公式，可以在t时刻根据得到的移动目标的运动速率和方位以及历史的预测结果预测出节点在t+1时刻的运动速率。 2 改进的分簇协议
本文采用[1]中所提到的无线电传播模型，根据无线信号传播能量损耗模型可知，当无线传感网络规模较大，实现从源节点到目的节点的通信需要消耗很多能量，为此，考虑将无线传