GAF算法PPT资料.pptx
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睡眠、发现和激活。
传感器网络的初始状态是:
所有的节点都处于发现状态。
处于发现状态下的节点之间交换Discover消息,获取同一个虚拟单元格内其他节点的信息。
Discover消息包括以下几个部分的信息:
节点自身的ID、所在虚拟单元格的ID、节点状态、节点激活时间的估值等。
节点状态的转换如左图所示。
只要是节点处于发现状态,都会对应一个发现状态计时器。
如果节点处于发现状态的时间超过设定值Td,该节点就广播发送Discover消息,并转换到激活状态。
在没有超过发现状态计时器的设定值Td之前,如果收到了另外的节点已经成为簇头节点的消息后,发现状态计时器将关闭,无线通信发射模块也关闭,节点进入睡眠状态。
当节点进入激活状态后,激活状态计时器启动计时,设置一个Ta,若激活状态的持续时间超过Ta,则转入发现状态。
当节点处于睡眠状态后,启动一个睡眠状态计时器,设置一个时间参数Ts,一旦睡眠状态持续时间超过Ts,节点就转入发现状态。
处于激活状态的节点在Ta超时之前,定时向外广播消息通告自己处于活动状态,以使其他节点中处于发现状态的节点不要进入激活状态。
GAF算法在执行中分为两个阶段:
虚拟单元格的划分和虚拟单元格中簇头的选择。
在虚拟单元格的划分阶段,依据WSN节点的位置信息和通信覆盖范围,将节点的部署区域划分为若干个虚拟单元格,划分中要保证相邻虚拟单元格中的所有节点都能够相互及直接通信。
对于WSN中的一个成员节点,已知整个监测区域的位置信息和自身的位置信息,就可以根据这些信息通过计算来确定自己处于哪一个虚拟单元格中。
假设所有的节点通信半径是R,虚拟单元格是边长为r的正方形区域,要使相邻的两个虚拟单元格内任意两个节点之间能够直接通信,必须满足以下关系:
每个虚拟单元格产生一个保持激活状态的节点。
如右图所示,图中有三个虚拟单元格,每个单元格内分布有若干个WSN节点。
在虚拟单元格中的簇头选择阶段,刚开始的时候,所有的节点都处于发现状态,通过彼此发送包含自身的ID、位置信息的消息,同一虚拟单元格中的所有节点都彼此知道对方的信息,然后依照上述算法顺序地进行激活、睡眠和发现状态运行。
虚拟单元格的划分(黑色节点表示处于激活态),在GAF算法的执行过程中,簇头的能量消耗越大,在本轮簇头竞争中继续成为簇头节点的概率就越低。
通过仿真实验证明:
GAF算法可以延长网络的生命周期,节点密度越大,即虚拟单元格中的平均节点数越大,延长网络生命周期的效果越显著。
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