无线传感器网络分布式概率覆盖保持协议

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1、第1期田莹等：无线传感器网络分布式概率覆盖保持协议·75·无线传感器网络分布式概率覆盖保持协议田莹，张淑芳，王莹（大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026）摘要：覆盖配置能有效缓解无线传感器网络中节点能量受限的问题，但现有的研究多是基于物理覆盖，这与实际的信号传播特点不符。针对这一问题，提出了分布式传感器网络概率覆盖保持协议（DPCCP），该协议基于概率探测模型，利用Voronoi划分在节点本地执行概率覆盖判断算法。仿真实验中，将DPCCP嵌入LEACH路由协议，形成LEACHE协议，验证算法效率。仿真结果表明，DPCCP在保持网络覆盖度的同时，可关闭大

2、量冗余节点，有效地延长了网络寿命。关键词：无线传感器网络；协议；分布式；概率覆盖中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-436X(2009)01-0070-06Distributedprobabilisticcoverage-preservingconfigurationprotocolforwirelesssensornetworkTIANYing,ZHANGShu-fang,WANGYing(CollegeofInformationScienceandTechnology,DalianMaritimeUniversity,Dalian11602

3、6,China)Abstract:Coverageconfigurationisaneffectivemethodtoalleviatetheenergy-limitationproblemofsensornodesinwirelesssensornetworks.Mostofcurrentresearcheswerebasedonphysicalcoveragemodelwhichisinconsistentwiththerealisticcharacteristicofsignalpropagation.Therefore,adistributedprobab

4、ilisticcoverage-preservingconfigurationprotocol(DPCCP)wasproposed.ThisprotocolisbasedonprobabilisticdetectionmodelandusedVoronoidiagramtojudgetheprobabilisticcoveragedegreeonsensornodes.Inthesimulation,LEACHEwaspresentedbyembeddingDPCCPintoLEACHseamlesslywithoutanymodificationoftheori

5、ginalworkflowtovalidatetheefficiencyofthealgorithem.SimulationresultsshowthatDPCCPcaneffectivelyreducethenumberofactivesensornodesandprolongthenetworklifetimeontheconditionofcoverage-preserving.Keywords:wirelesssensornetwork;protocol;distributed;probabilisticcoverage第1期田莹等：无线传感器网络分布式概

6、率覆盖保持协议·75·1引言收稿日期：2007-10-18；修回日期：2008-12-05随着微机电系统、传感器技术、通信技术的发展，无线传感器网络技术已经广泛应用于军事、环境、家庭和商业等用途，如目标跟踪、环境观测、地震监测、智能家居和建筑物状态监控等应用[1]。但由于传感器网络节点的能量受限，如何在保证网络覆盖质量的前提下，延长网络使用寿命，已经成为无线传感器网络应用研究的重要方面[2]。在研究无线传感器网络覆盖问题的文献中，大部分采用确定性传感器探测模型，即传感器具有确定的探测精度和探测半径，目标区域内的一点如果处于某个传感器的探测半径之内，则认为该点是被覆

7、盖的，文献[3]称这种覆盖为物理覆盖（physicalcoverage）第1期田莹等：无线传感器网络分布式概率覆盖保持协议·75·。在物理覆盖的概念下，只有当目标区域内的任意一点都处于至少一个传感器节点的探测半径之内时，该被监测区域才处于完全覆盖状态。文献[4~6]研究了完全覆盖问题，给出了相应的完全覆盖算法。但是，完全覆盖在实际的无线传感器网络应用中有时是不可实现或者不必要的。例如，对于随机布置的无线传感器节点就不能确保目标区域内的任意一点都处于节点的监测范围之内，而且随着网络运行时间的增加，网络中可能会出现故障节点，这会进一步增加完全物理覆盖的难度；而对于天气

8、预报方面的