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传感网络有效工作寿命的模拟与实现

来源:http://myeducs.cn 联系QQ:点击这里给我发消息 作者: 用户投稿 来源: 网络 发布时间: 13/05/06

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4模拟结果的分析
4.1 模拟结果nam 的分析
通过Ns2网络模拟工具的运行,我们得到了两组实验的Nam模拟动画,节点的分布是按照各层圆环分布的,按照单位半径将场景划分为4个圆环,我们对其演示结果进行分析。
4.1.1单跳nam 的分析
如图4.1,在单跳路由nam中,距离基站越远的节点消耗的能量就越大,第四环上的节点能量消耗远比第一环上快,在各传感器初始能量都相等的情况下(在代码中已经设定),第四环上的节点很快因为能量耗尽而无法工作,变成红色,而第一环上的节点还会有很多能量,这样整个系统的能量极不均匀,即使第一环上能耗很少也会由于第四环节点能量耗尽而导致整个系统的失效,使运行时间即系统的寿命大大减少。
4.1.2 多跳nam 的分析
 
       如图4.2,在多跳路由nam中,对于距离基站较近的节点即第一环上的节点就需要耗费大量的能量,距离越近,能耗越多。当每一环上节点的传感器能量都相等(代码中已经设定),经过一段时间的数据发送之后,第一环上节点因为能耗大于第四环上节点,会因为能量耗尽而无法工作,变成红色,这样会造成距离远的节点即第四环上节点即使还剩余较多的能量,也会因为下一环路由节点能量耗尽而无法把数据传过去,造成网络拓扑结构的失效,整个系统无法工作。在多跳路由协议中,系统寿命取决于最近点即第一环上节点的能耗。节点距离基站较近时能耗很大,距离远时能耗少。
4.1.3两种分析的对比
表4.1 单跳路由数据分析

 
单跳路由模拟实验
节点
第一环节点
第二环节点
第三环节点
第四环节点
能量进入高消耗时间
2.99000
2.608321
2.582300
2.482300
能量进入耗尽阶段时间
5.00652
4.872145
4.748300
4.548300
模拟结束
5.38765
5.22350
5.185080
5.085080

                              
由表4.1可知距离基站越远的节点消耗的能量就越大,第四环上的节点在5.085080能量耗尽,远比第一环上快,第一环在5.38765能量才耗尽,从第一环到第四环上的结点的运行寿命依次减少。在各传感器初始能量都相等的情况下(在代码中已经设定),第四环上的节点很快因为能量耗尽而无法工作,变成红色,而第一环上的节点还会有很多能量,这样整个系统的能量极不均匀,即使第一环上能耗很少也会由于第四环节点能量耗尽而导致整个系统的失效,使运行时间即系统的寿命大大减少。
 

 
多跳路由模拟实验
节点
第一环节点
第二环节点
第三环节点
第四环节点
能量进入高消耗时间
2.49000
2.608321
2.682300
2.882300
能量进入耗尽阶段时间
4.006520
4.572145
4.748300
4.848300
模拟结束时间
5.08765
5.12350
5.185080
5.285080

      由表4.2可知在多跳路由中,对于距离基站较近的节点即第一环上的节点就需要耗费大量的能量,距离越近,能耗越多。第一环上的节点在5.08765能量耗尽,远比第四环上快,第四环在5.285080能量才耗尽,从第四环到第一环上的结点的运行寿命依次减少。在各传感器初始能量都相等的情况下(在代码中已经设定)。当每一环上节点的传感器能量都相等(代码中已经设定),经过一段时间的数据发送之后,第一环上节点因为能耗大于第四环上节点,会因为能量耗尽而无法工作,变成红色,这样会造成距离远的节点即第四环上节点即使还剩余较多的能量,也会因为下一环路由节点能量耗尽而无法把数据传过去,造成网络拓扑结构的失效,整个系统无法工作。在多跳路由协议中,系统寿命取决于最近点即第一环上节点的能耗。节点距离基站较近时能耗很大,距离远时能耗少。
4.2本章模拟结论

通过以上模拟结果和实验数据的分析,可以看出无论是单跳还是多跳路由协议都存在使系统能量分配不均衡的问题,在单跳路由协议中第4环上的结点因为距离最远能量消耗最大,最先死亡导致整个系统的数据发送也停止,寿命降低。在多跳路由协议中,第1环上的结点承担比其他结点更多的负载,而导致能耗过大,最先死亡,其它结点的数据也无法发送,整个系统的寿命降低。因此,在无线传感器网络中,由于节点数目和节点与基站间距离的不确定性,针对协议的特点,很难确定哪种路由协议更具有明显的优势,都具有明显的缺陷。

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