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        智能交通環(huán)境下基于區(qū)域差異化的WSNs能效優(yōu)化研究

        2018-02-05 01:45:11
        計(jì)算機(jī)測量與控制 2018年1期
        關(guān)鍵詞:區(qū)域

        (南京審計(jì)大學(xué) 金審學(xué)院,南京 210023)

        0 引言

        無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor networks,WSNs)的應(yīng)用具有顯著多樣性,如:污染監(jiān)測、智能交通、工業(yè)控制及日常生活等眾多場合均有涉及。它通常由多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,并在節(jié)點(diǎn)之間相互進(jìn)行通信。WSNs中普通節(jié)點(diǎn)主要用于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)所處環(huán)境并收集原始信息,并將原始信息發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)(Sink節(jié)點(diǎn)),而Sink節(jié)點(diǎn)則主要用于接收普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的信息,經(jīng)過處理后再與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,因此Sink節(jié)點(diǎn)往往還需要能夠在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)換不同的通信協(xié)議[1-2]。

        不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò),智能交通環(huán)境下WSNs中節(jié)點(diǎn)通常硬件配置較低,體積較小,能量由電池提供,而電池能量有限,無法長時(shí)間保證其正常運(yùn)行,因此系統(tǒng)能效控制顯得尤為重要。為了解決大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量消耗過快以及數(shù)據(jù)沖突頻繁的問題,目前WSNs大多使用能效性更好的面向簇集的路由協(xié)議。它將WSNs中相鄰的節(jié)點(diǎn)劃分至稱為簇的分組,分組再通過組內(nèi)競爭產(chǎn)生一個(gè)或兩個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn),沒有競爭成為簇頭的普通節(jié)點(diǎn)在通信過程中可將數(shù)據(jù)先匯集至該分組中的簇頭,再由簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合并路由轉(zhuǎn)發(fā)至Sink節(jié)點(diǎn)。[3]該模式不要求所有節(jié)點(diǎn)直接向Sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),因此減少了路由計(jì)算涉及的節(jié)點(diǎn)數(shù)量,降低了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸總量,平衡了WSNs能量損耗。然而傳統(tǒng)的路由算法在能效性方面都仍存在一些問題,為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)能效,避免某些節(jié)點(diǎn)因能量損失過快而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)生命周期急劇衰減的現(xiàn)象,引入VMIMO、路由跨跳等技術(shù),從簇間及簇內(nèi)兩部分入手對系統(tǒng)進(jìn)行改善,系統(tǒng)方案如圖1所示。最后,對該方案進(jìn)行仿真測試,發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的方案可以更加有效地平衡WSNs內(nèi)系統(tǒng)能量的損耗。

        圖1 智能交通中區(qū)域差異化的WSNs系統(tǒng)

        1 WSNs能效均衡模式設(shè)計(jì)

        目前比較經(jīng)典的面向簇集路由算法是LEACH協(xié)議,很多協(xié)議都是基于該協(xié)議進(jìn)行改進(jìn),相較于傳統(tǒng)WSNs路由協(xié)議,它可以提高15%左右的生命周期。然而,簇頭不但要接收處理來自簇內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)的通信請求,在多跳路由協(xié)議中,離Sink節(jié)點(diǎn)較近的簇頭往往還需要負(fù)責(zé)更多額外的中繼轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。這部分節(jié)點(diǎn)能量的消耗明顯要高于簇內(nèi)其余節(jié)點(diǎn),進(jìn)而促使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于局部能量損失過快而加速死亡。那么如何做到節(jié)點(diǎn)間能效均衡是亟待解決的問題,如圖2所示,該方案首先通過相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送hello數(shù)據(jù)包獲得彼此鏈路狀態(tài)信息,并以此作為分簇依據(jù),同時(shí)建立熱點(diǎn)區(qū)域和非熱點(diǎn)區(qū)域概念,最后根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)選擇不同的數(shù)據(jù)傳輸策略,最終達(dá)到能效均衡的目的。

        圖2 協(xié)議模型

        1.1 簇內(nèi)能效均衡策略

        為了解決簇頭節(jié)點(diǎn)能量損失過快的問題,大多數(shù)分簇算法采用的是對全網(wǎng)進(jìn)行定期重新分簇,從中挑選出當(dāng)前能量較高的節(jié)點(diǎn)作為新的簇頭,但該方法最大的問題是網(wǎng)絡(luò)又需要重新收斂,并且所有節(jié)點(diǎn)都參與計(jì)算,影響了全網(wǎng)系統(tǒng)能效性。[4]為了解決以上問題,避免經(jīng)常性的重新分簇,可對簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)算法進(jìn)行改進(jìn)。

        在簇內(nèi),每個(gè)節(jié)點(diǎn)均可輪流擔(dān)任簇頭角色,將簇頭的更替限制在簇內(nèi),以此減少由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兏斐傻念~外能量損耗。當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)的能量低于預(yù)設(shè)閾值時(shí),系統(tǒng)將重新選出新的簇頭,為了進(jìn)一步優(yōu)化該過程中系統(tǒng)資源消耗,引入簇內(nèi)平均剩余能量Eavg作為參考:

        (1)

        n為簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù),Ei為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)剩余能量值

        若Ei>Eavg,則該節(jié)點(diǎn)有資格進(jìn)行下一輪簇頭選取,稱為候選節(jié)點(diǎn),否則不參與計(jì)算。通過這樣的方式限制簇頭競爭節(jié)點(diǎn)數(shù)量。再根據(jù)候選節(jié)點(diǎn)中當(dāng)前剩余能量值以及到Sink節(jié)點(diǎn)的距離來進(jìn)行測量比較,產(chǎn)生候選因子β:

        (2)

        式中,dtosink為候選節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)之間的距離,dtoCH為候選節(jié)點(diǎn)與簇頭節(jié)點(diǎn)之間距離。

        在簇頭需要重新選舉時(shí),通過候選因子β比較選出新的簇頭。為了表示對原簇頭的確認(rèn),以及對其余全部簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)宣告自己成為新的簇頭,該節(jié)點(diǎn)將廣播一個(gè)ACK確認(rèn)信息。如果某個(gè)普通節(jié)點(diǎn)在指定時(shí)間ti內(nèi)沒有收到此ACK確認(rèn)廣播信息,則說明簇頭節(jié)點(diǎn)距離它較遠(yuǎn),已超出它的傳輸范圍,對于這樣的節(jié)點(diǎn)可以選擇并加入其它相鄰的簇分組。簇內(nèi)通信過程中,普通節(jié)點(diǎn)均根據(jù)當(dāng)前覆蓋半徑參數(shù)計(jì)算機(jī)出相應(yīng)的功率值Pa進(jìn)行工作,并且采用TDMA的工作方式,只在分配到相應(yīng)時(shí)隙后才會發(fā)送數(shù)據(jù),其余時(shí)間處于休眠狀態(tài),功率為Ps,以此進(jìn)一步降低能量損耗。

        1.2 簇間能效均衡策略

        簇間通信主要考慮遠(yuǎn)離Sink節(jié)點(diǎn)或基站的非熱點(diǎn)區(qū)域簇頭,它們除了負(fù)責(zé)簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)通信外,還要負(fù)責(zé)大量來自其他外部簇頭節(jié)點(diǎn)額外的中繼工作,能量總是在較短時(shí)間內(nèi)被消耗完[5]。為了減少節(jié)點(diǎn)在熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的能量損失,采取的方案是降低簇集的覆蓋范圍,也就是接近Sink節(jié)點(diǎn)的簇集覆蓋范圍較小,遠(yuǎn)離Sink節(jié)點(diǎn)的簇集則擁有更大覆蓋范圍,以此來平衡全網(wǎng)系統(tǒng)能效。

        將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部劃分為熱點(diǎn)區(qū)域和非熱點(diǎn)區(qū)域,Sink節(jié)點(diǎn)附近的區(qū)域即為熱點(diǎn)區(qū)域,節(jié)點(diǎn)在該區(qū)域中可直接與Sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信,而不需要其他簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼,反之其他區(qū)域則為非熱點(diǎn)區(qū)域。在網(wǎng)絡(luò)的初始階段,所有節(jié)點(diǎn)不了解自己所處的區(qū)域是否為熱點(diǎn)區(qū)域,它們均發(fā)送“熱點(diǎn)置位信息”給Sink節(jié)點(diǎn),Sink節(jié)點(diǎn)收到該置位信息后會返回一個(gè)“功率標(biāo)志信息”,收到此信息的節(jié)點(diǎn)會將自身功率設(shè)置為P1,同時(shí)再次發(fā)送一個(gè)“ACK信息”,如果Sink節(jié)點(diǎn)仍能收到,則再次返回一個(gè)包含熱點(diǎn)區(qū)域功率級Ph的“RE-ACK信息”經(jīng)過“兩次握手”,可確認(rèn)此兩路在該功率級下為對稱鏈路,即確定為熱點(diǎn)區(qū)域節(jié)點(diǎn),而沒完成“兩次握手”的則屬于非熱點(diǎn)區(qū)域節(jié)點(diǎn),設(shè)置較大的覆蓋范圍。

        由于WSNs的復(fù)雜性,熱點(diǎn)和非熱點(diǎn)區(qū)域簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)規(guī)??赡艽嬖诓煌?,若簇內(nèi)區(qū)域半徑很小,簇集數(shù)量隨之增大,也就是說,將會有更多節(jié)點(diǎn)參與到節(jié)點(diǎn)中繼及數(shù)據(jù)融合的過程中;若簇內(nèi)區(qū)域半徑過大,簇集數(shù)量隨之減小,簇間轉(zhuǎn)發(fā)跨度增大,中繼節(jié)點(diǎn)功耗提高,進(jìn)而導(dǎo)致WSNs生命周期降低。因此可根據(jù)是否為熱點(diǎn)區(qū)域,進(jìn)一步通過參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整簇頭節(jié)點(diǎn)覆蓋半徑R:

        (3)

        其中:Rmin表示簇頭半徑最小取值,Ed是節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)能量,Ei是節(jié)點(diǎn)初始能量,Er是節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的剩余能量,μ參數(shù)用于控制簇內(nèi)區(qū)域半徑(熱點(diǎn)區(qū)域取值范圍為0到0.5,非熱點(diǎn)區(qū)域取值范圍0.6到1)。

        1.3 VMIMO擴(kuò)展策略

        MIMO技術(shù)即多輸入多輸出技術(shù),目前已被廣泛應(yīng)用于LTE等現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中,較傳統(tǒng)SISO(單輸入單輸出)系統(tǒng),它可通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行空時(shí)編碼獲得較高的分集增益,進(jìn)而增加通信的可靠性。[6]該技術(shù)若應(yīng)用在WSNs中可利用其抗信道衰落方面的優(yōu)勢,通過較低的發(fā)射功率獲得與傳統(tǒng)單天線系統(tǒng)相同的信號質(zhì)量,無疑可以大大降低節(jié)點(diǎn)能耗。然而WSNs中傳感器節(jié)點(diǎn)通常硬件配置較弱,不可能容納多根天線,并且多根天線電路也較為復(fù)雜,此時(shí)電路產(chǎn)生的能耗較系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)耗將無法被忽略。因此WSNs中只能使用VMIMO(虛擬多輸入多輸出)模式,在不增加節(jié)點(diǎn)物理天線的基礎(chǔ)上,通過距離接近的節(jié)點(diǎn)間相互協(xié)作組成虛擬天線陣列共同發(fā)射。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)節(jié)點(diǎn)間距離較短時(shí),節(jié)點(diǎn)能效性反而不如單天線系統(tǒng),這主要是由于電路復(fù)雜性造成。[7]因此在熱點(diǎn)區(qū)域可以繼續(xù)使用傳統(tǒng)SISO模式,在非熱點(diǎn)區(qū)域可使用VMIMO模式,通過節(jié)點(diǎn)間相互協(xié)作組成虛擬天線陣列,達(dá)到類似MIMO的效果。

        首先在非熱點(diǎn)區(qū)域根據(jù)上文中簇內(nèi)候選因子選擇主簇頭節(jié)點(diǎn)mCH,再根據(jù)選擇另一個(gè)輔助簇頭節(jié)點(diǎn)aCH組成虛擬天線陣列。簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)可以分別根據(jù)自己與兩個(gè)簇頭間距離參數(shù),比較選擇將數(shù)據(jù)發(fā)送至mCH或aCH。兩簇頭將冗余數(shù)據(jù)去除后通過VMIMO技術(shù)聯(lián)合發(fā)送至下一跳。該方案不僅通過兩個(gè)簇頭實(shí)現(xiàn)了簇頭節(jié)點(diǎn)間的負(fù)載均衡,還利用VMIMO技術(shù)帶來得分集增益,降低了節(jié)點(diǎn)發(fā)送功率。

        基于VMIMO技術(shù)的非熱點(diǎn)區(qū)域簇頭輪換機(jī)制也直接影響系統(tǒng)能效,當(dāng)任一簇頭剩余能量值低于動(dòng)態(tài)特定閾值,則啟動(dòng)該機(jī)制。原始簇頭mCHo根據(jù)候選因子選擇新的簇頭mCHn,并發(fā)送一個(gè)廣播消息說明mCHn為新的主簇頭。mCHn隨后也發(fā)送廣播消息,與簇內(nèi)其余節(jié)點(diǎn)交換鄰居表信息,并根據(jù)β選出新的輔助簇頭aCHn。為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡,輔助簇頭aCHn除了需要和mCHn組成虛擬天線陣列外,還需要分擔(dān)一部分?jǐn)?shù)據(jù)通信任務(wù),因此新的輔助簇頭aCHn同樣需要發(fā)送一個(gè)廣播消息,宣告自己的存在。普通節(jié)點(diǎn)根據(jù)mCHn和aCHn發(fā)出的信號強(qiáng)度選擇將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給哪一方。若普通節(jié)點(diǎn)在指定時(shí)間ti內(nèi)沒有接收到來自新簇頭的任何信息,則選擇新的簇集加入,此時(shí)輪換完成。

        1.4 “路由跨跳”擴(kuò)展策略

        目前WSNs內(nèi)大多采用多跳路由協(xié)議,較單跳協(xié)議,它可以更好的適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。本協(xié)議在多跳路由的基礎(chǔ)上引入“路由跨跳”策略,進(jìn)一步防止靠近Sink節(jié)點(diǎn)的區(qū)域由于過量轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)加速死亡。所謂“路由跨跳”即當(dāng)節(jié)點(diǎn)能量過低時(shí),不再承擔(dān)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)中繼任務(wù)。由于節(jié)點(diǎn)均支持VMIMO,因此可以在熱點(diǎn)和非熱點(diǎn)區(qū)域間自由切換發(fā)射模式,實(shí)現(xiàn)路由跨跳。假設(shè)非熱點(diǎn)區(qū)域簇頭Sv將熱點(diǎn)區(qū)域簇頭Sm作為下一跳中繼節(jié)點(diǎn),轉(zhuǎn)發(fā)路徑為Sv→Sm→Ssink。當(dāng)熱點(diǎn)區(qū)域簇m內(nèi)全部節(jié)點(diǎn)能量均低于一個(gè)與相鄰簇分組相關(guān)的動(dòng)態(tài)閾值后,立即發(fā)送包含自身鏈路狀態(tài)的低能量信息給上一跳非熱點(diǎn)區(qū)域簇頭節(jié)點(diǎn)Sv。節(jié)點(diǎn)Sv收到該信息后,更新本路由數(shù)據(jù)庫,提高發(fā)射功率,在新的通信過程中不會再選擇Sm作為中繼節(jié)點(diǎn),并跳過該節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給它的下一跳,即Sv→Ssink。經(jīng)過若干輪后,由于跨跳距離相對較長,造成的能量消耗也較大,簇v節(jié)點(diǎn)剩余能量逐漸接近被跨跳的簇m節(jié)點(diǎn),此時(shí)跨跳條件便不再滿足,恢復(fù)之前節(jié)點(diǎn)Sm的數(shù)據(jù)中繼功能,以此平衡簇間能量消耗。該路由跨跳方案同樣適用于非熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)部,如Sv→Sm→Sj。

        2 網(wǎng)絡(luò)能效分析

        根據(jù)不同信道模型,分析在距離長度為d時(shí)發(fā)送長度為Lbit信息所需要消耗的能量為:

        (4)

        其中:Eelec為發(fā)送一個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)所需要的能耗,εfs為自由空間信道下放大參數(shù),εfs為多徑衰落信道下放大參數(shù),由于發(fā)送數(shù)據(jù)長度為L比特,因此所需消耗的能量為L·Eelec[8]?,F(xiàn)假設(shè)系統(tǒng)處于自由空間,將N個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在一個(gè)A*A的區(qū)域中,分簇期望值為k,每個(gè)分簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為Ci,εmp設(shè)為100 pJ/bit/m2,Eelec設(shè)為50 nJ/bit,Rm,Rh分別表示簇內(nèi)和簇間通信距離。

        普通節(jié)點(diǎn)的能量消耗主要用于與簇頭發(fā)生的通信過程,能耗表示為:

        (5)

        簇頭的能量消耗可分為兩部分:一是用于接收并處理來自普通節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),二是用于對其他簇頭進(jìn)行路由中繼。其能耗表示為:

        ECH=(Ci-1)·L·Eelec+

        (6)

        式中,EDA是簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合時(shí)所需要的能量,設(shè)為5 Nj/bit,m是融合率,設(shè)為0.25。

        在非熱點(diǎn)區(qū)域采用VMIMO技術(shù)擴(kuò)展簇間路由,分別分析主簇頭節(jié)點(diǎn)和輔助簇頭節(jié)點(diǎn)能耗,由于VMIMO系統(tǒng)中電路能耗也占較大比重,因此節(jié)點(diǎn)能耗由電路能耗和系統(tǒng)傳輸能耗共同組成。

        Eintra為簇內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸能耗:

        (7)

        Einter為簇間數(shù)據(jù)傳輸能耗:

        (8)

        主簇頭能耗EmCH由簇內(nèi)傳輸能耗EmCH1與簇間傳輸能耗EmCH2組成:

        EmCH1=Ci·n2·L·Erec+Ci·n2·m·L·(Eintra+Etrs)+

        Ci·n1·β·L·Erec

        (9)

        EmCH2=Ci·m·L·(Einter+Etrs+Erec)

        (10)

        EmCH=EmCH1+EmCH2

        (11)

        輔助簇頭能耗EaCH由簇內(nèi)傳輸能耗EaCH1與簇間傳輸能耗EaCH2組成:

        EaCH1=Ci·n1·L·Erec+Ci·n1·m·L·

        (Eintra+Etrs)+Ci·n2·β·L·Erec

        (12)

        EaCH2=Ci·m·L·(Einter+Etrs+Erec)

        (13)

        EaCH=EaCH1+EaCH2

        (14)

        上述公式中,Erec為電路發(fā)送端能耗,Etrs為電路接收端能耗,n1,n2分別為簇頭節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)所占比例。

        3 仿真研究

        為了驗(yàn)證該方案對于WSNs性能改善的實(shí)際效果,首先模擬一個(gè)包含200個(gè)無線傳感器的網(wǎng)絡(luò),將這些傳感器隨機(jī)放置在200 m*200 m的區(qū)域中,并不斷對周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)只能歸屬于一個(gè)簇集,且均具有一定處理能力。簇與簇之間通過跨跳的路由方式進(jìn)行通信,熱點(diǎn)區(qū)域通信采用傳統(tǒng)單天線傳輸模式,非熱點(diǎn)區(qū)域采用VMIMO的協(xié)作傳輸模式。參量設(shè)置如表1所示。

        表1 仿真參量表

        3.1 生命周期對比

        如圖3所示,傳統(tǒng)算法的生命周期為2 508輪,本協(xié)議的生命周期為3 096輪,相對于傳統(tǒng)算法提高了23%;而傳統(tǒng)算法的第一個(gè)死亡節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在1 187輪,本協(xié)議的第一個(gè)死亡節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在1 432輪。通過仿真發(fā)現(xiàn),經(jīng)過5 000輪模擬,本協(xié)議在生命周期及死亡點(diǎn)數(shù)量上均優(yōu)于傳統(tǒng)算法。

        圖3 生命周期圖

        3.2 能效均衡對比

        如圖4所示,兩種協(xié)議能耗曲線在初始階均段趨于線性上升,隨著存活輪數(shù)的增加,死亡節(jié)點(diǎn)越來越多,全網(wǎng)能耗呈減緩趨勢??梢园l(fā)現(xiàn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期內(nèi),本協(xié)議能耗曲線始終低于傳統(tǒng)協(xié)議。如圖5所示,本協(xié)議中簇頭能耗也明顯低于原有算法,且波動(dòng)較小,能耗較為穩(wěn)定。主要原因在于本協(xié)議考慮到了簇間和簇內(nèi)能效平衡,簇內(nèi)采用簇頭輪換的方式降低了簇頭節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān),簇間由于熱點(diǎn)區(qū)域和非熱點(diǎn)區(qū)域的存在,采用差異化的能效均衡策略,在非熱點(diǎn)區(qū)域VMIMO技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間負(fù)載均衡,還大大降低了發(fā)射功率,此外跨跳操作又進(jìn)一步減輕簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān),降低了全網(wǎng)的能耗。

        圖4 網(wǎng)絡(luò)能量消耗圖

        圖5 簇頭節(jié)點(diǎn)能效均衡分析圖

        4 結(jié)論

        無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代必不可少的組成部分,已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文在考慮到智能交通環(huán)境中全網(wǎng)能耗、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡以及節(jié)點(diǎn)能效均衡的基礎(chǔ)上,對傳統(tǒng)WSNs中面向簇集的能效策略進(jìn)行了改進(jìn),從簇內(nèi)和簇間兩方面著手,將網(wǎng)絡(luò)劃分為兩類區(qū)域進(jìn)行差異化處理,最終結(jié)合VMIMO等技術(shù)減少不必要的重新分簇,提高了網(wǎng)絡(luò)壽命,使其可以更加穩(wěn)定有效的工作,進(jìn)而緩解道路上傳感節(jié)點(diǎn)由于能量消耗過快而無法及時(shí)采集車輛、路況等信息的問題。

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