通过节能路由协议的设计提高无线传感器网络的能量效率

抽象的

已知无线传感器网络（WSN）是一种高度资源受限的网络，其中能量消耗是其中一个顾虑。在本研究中，采用横梁设计方法设计了题为“位置响应路由协议”（PRRP）的能量有效路由协议。PRRP旨在最大限度地减少每个节点中消耗的能量（1）减少传感器节点处于空闲收听状态的时间量，并且（2）降低网络的平均通信距离。所提出的PRRP的性能在网络寿命，吞吐量和每个单独的基础上的网络寿命，吞吐量和能量消耗的范围内批判性地评估。分析研究结果并针对众所周知的LEACH和CELRP协议进行基准测试。结果在能效和WSN的整体性能方面显示了WSN的显着改善。

1.介绍

无线传感器技术在许多商业化的工业自动化过程和各种其他现实生活应用中发挥着至关重要的作用[1-4.]．它特别适用于部署其他网络基础设施非常困难和/或几乎不可能的恶劣环境应用，如战场、危险化工厂和高温环境。大多数关键的监视和安全应用程序也依赖于基于传感器的应用程序，这一点并不少见。传感器体积小，成本低，可部署在一系列应用中，如[5.-9.]．基本上所有传感器网络包括某种形式的感测机构，以通过时间驱动的方法或通过事件触发方法来收集来自预期物理环境的数据。通过这些方法，传感器将通过某些路由算法（MCFA），定向扩散路由协议（DDRP）或一个）将所感测数据传送到目的地或沉没（也可能）接收器（也可能也可能）基于群集的路由协议。体积非常小，传感器节点采用有限的计算能力，小存储存储器和有限电池电量容量构建[10]．

一个典型的无线传感器网络节点的结构[11]由四个主要组件组成：一种传感元件，通常用于感测物理可测量的参数;模数转换器（ADC），用于将模拟信号转换为某种数字格式;一个处理单元，提供简单/基本的数据处理和计算能力;和电源单元，负责传感器节点的操作寿命。这是一个已知的事实，即WSN是一种资源受限网络，其中能量效率始终是主要问题，因为WSN的操作在很大程度上取决于传感器节点的电池的寿命[12]．无线传感器网络中最消耗能量的操作是数据包路由活动。无线传感器网络的特性与传统网络不同[13那14]．这些独特的特征通常考虑到解决与网络覆盖范围相关的问题和挑战，运行时拓扑管理，节点分布，节点管理，节点移动能效/消耗，网络部署，应用区域/环境等[15-17]．

无线传感器网络中的节点通常受到能量、计算和内存的限制。因此，有必要研究和开发低计算量的资源感知算法，以针对小型、高度资源约束的嵌入式传感器节点。在无线传感器网络中，能量消耗是最重要的，因此一些算法[18-24硬件设计，以能源效率或能源意识为中心的中心焦点。关于通信路由协议的增强WSN的能效是该研究的主要问题。我们提出了一个新的路由协议，标题为“位置响应路由协议（PRRP）”，并将其与众所周知的LEACH和CELRP协议进行性能进行比较。仿真结果表明，在能效和WSN的整体性能方面，对上述方案显着改善。

2。文献综述

无线传感器网络运行可持续性的主要问题是其能源资源的限制。这使得近年来基于网络组织和路由协议操作的无线传感器网络提出了大量的节能路由协议。其中一些关注于最小化通信距离以减少能量消耗，还有一些关注于公平的能量分配以避免路由洞(热点)问题[25那26]．路由孔问题描述并在[25-28]利用基于移动性的能量效率路由协议。这些协议适用于某些情况;但是，在流动性不可行的情况下，它们可能不适用，如地震，森林火灾和灾害管理[29]．由于频繁的网络拓扑变化和由于高延迟，由于频繁的网络拓扑变化和数据包滴，因此移动技术确实具有其他挑战，如频繁的网络拓扑变化和数据包滴剂[30.那31]．专注于能效路由协议的各种其他研究论文可以在[32-37]．许多研究者通过设计不同的路由技术和MAC层协议，以提高无线传感器网络中的能量水平注重WSN能源问题。我们的文学审查表明，在最近的一系列不同的节能路由协议设计主要是基于网络结构，如分层路由，本地路由和基于平板路由。我们广泛的文献综述也表明，现有的路由协议仍面临着能源效率的限制问题。一些流行的现有节能路由协议的关键分析在本节。

与平面和基于位置的路由协议相比，分层路由协议被认为更节能。在lech等文献综述中提到了许多基于层次的节能路由协议[38]、TEEN及APTEEN [39那40Pegasis [41]，mecn和smecn [35那42]，sop [43]，HPAR [44], VGA [45[传感器聚合[46]，TTDD [47]，节能自我修复[48]，高效节能的位置基于[49]和celrp [50]．该文献综述是指一个事实，即分级方法的主要优点是控制数据的重复和最适合于数据聚合。采用这种格式，节点不允许直接与信宿进行通信，它们必须经过一个簇头用于通信目的，而簇头收集的特定集群区域内从不同的节点上的数据，然后，或者发送所收集的数据到另一个簇头或直接向水槽。这种方法是更加平衡和高效节能媲美平坦和基于位置的路由协议[51-57]．但是，这种方法的缺点是，它导致簇头节点作为他们大多参与发送和接收数据包的时间的快速能量流失。簇头旋转是可能的，但它也沿着与能量资源的流失问题带来的。

已经提出了许多不同的协议，用于WSN节点本地化或基于位置的路由。这些包括GAF [58),齿轮(59),跨度(60]，制造商，Gedir [61]，和GOAFR [62]．这些文献提到了这些协议的主要优点是能够识别传感器网络内的传感器节点的正确位置。节点本地化与WSN的能效直接相关联。它节省了WSN的能源资源。然而，在大多数情况下，这些协议导致了由于其地理拓扑和WSN中的节点分布而导致的能量损失。因此，在这类路由中节能路由协议设计和解决方案仍然存在缺口。

已经研究了良好数量的扁平路由协议，例如Spin [63[指示扩散[64-66、散布谣言[67]，gbr [68那69]，MCFA [70]，美洲狮[71], CADR [72]， 获得 [73]和耳朵[74]．文献综述提到了扁平的路由协议的主要优点是操作中的简单性，并且它具有与基站的直接通信机制，其中允许所有节点在路由操作期间参与。为简单起见，节点仅需要有关其最近邻居的信息。然而，主要缺点是节点以平坦的方式分散，并且所有节点都试图平等地参与，从而使得节点更靠近水槽以将它们的功率更靠近，而不是远离水槽的那些耗尽它们的功率。这主要是由于数据传输负荷重大。这严重影响靠近水槽的节点，以保持更长时间。因此，由于WSN中的网络隔离分割问题，因此进一步远离的节点可能无法与基站通信。因此，许多节点无法参与路由，从而不利用它们的整个能量有效。在这方面，认为需要更多的研究工作来解决WSN能源效率。此外，扁平路由仍然存在数据冲突开销中的问题，在不同步的情况下连续形成的链路，根据交通模式，能量耗散，并且不保证公平性。

3. PRRP研究方法

本研究旨在设计一种新的节能路由协议，即位置响应路由协议(Position Responsive routing protocol, PRRP)，以解决无线传感器网络中的能源问题，提高无线传感器网络的能源效率。PRRP的主要贡献是在无线传感器网络中选择簇头(CH)的新方法。在比较现有的协议如LEACH和CELRP即CHs随机选择所有节点之间基于各自的残余能量,在PRRP我们认为不同的参数,比如距离,能级,相邻节点的平均距离的候选人CH节点。

３．１．基本假设

PRRP与LEACH和CELRP等现有协议有许多不同之处。本研究假设节点通过GPS或其他成本有效的位置调查知晓其在WSNs中的地理位置[50那75-79]．每个节点都能够使用不同的频率来发送和接收，因为假设传感器节点具有多声道收发器。假设每个节点可以将其数据传输到接收器，因为节点具有更长距离的能力。所有节点在初始阶段具有均匀的能级，并且该假设广泛用于文献中[80]．传感器节点以均匀随机的网格形式分布，sink置于传感器网络的中心。这一假设对森林火灾监测系统和灾害管理系统特别重要。

3.2。网络模型

PRRP实现的概念网络模型具有布局，如图所示1．它是一种随机均匀分布的传感器网络，节点按照网格格式随机分布在传感器域中。静态接收器位于网络的中心。网络中的传感器节点在汇聚的两侧被划分为不同的簇组。通常，层是在层内的接收器周围以半径定义的，米等等，取决于网络大小。每个层涵盖多于一个网格（部分或完全）并且具有逻辑范围，其中节点的数量呈现，这是根据节点的分布。最初，具有能级的信号从沉没传输到网络中。具有能量的信号应仅由放置在水槽附近的那些节点被接收。听信号后，这些节点将到水槽作出回应，他们将被注册为一级节点。接下来，水槽将通过传输能量宣传信号， 在哪里．节点，除了，应响应此信号，形成层节点。将重复该过程，直到形成预设数量的层。

３．３．能量模型

本文所采用的功率控制模型是基于能量消耗与传输距离成正比的概念。方程(1）下面显示了发射的节点能量消耗一段距离的数据位米。用于接收的能量比特是由（2） [81]： 在哪里是收发器中的电子能源和是放大器的能量。

提供节点的最小能量能够参与即将到来的路由（或者是参加下一轮的最小能量）（3.),：

3.4。分析PRRP.

本节介绍了集群头节点消耗的能量利用和可以链接到CH节点的寿命的能量利用。考虑一个包括的WSN无线传感器节点，其均匀分布在大小的网格内，并且在每个网格单元内，其中一个节点充当簇头（CH）。

CH的生命周期有三种模式，即接收成员节点的数据样本、发送自己的数据(和/或成员节点的数据)和休眠模式。让那那,，分别表示一个数据样本的初始能量、阈值能量、接收时消耗的能量和传输时消耗的能量。进一步，我们假设每个数据样本的大小是固定的;因此，每个数据样本的发送时间和接收时间是相同的，即．在每个采样间隔期间，CH，带成员节点,花传输时间，收到样品的时间和剩余时间睡眠模式的时间。当其残留能量低于阈值时，假设CH被死亡（节点功能所必需的。因此，CH的寿命可以根据抽样间隔的数量来计算，,因为

3.5。建议路由协议PRRP描述

在系统建模之后，当所有节点都知道其各自的位置和距离其相邻节点的距离以及与其相邻节点的距离，从每个簇识别出合适的网关。网关的选择基于诸如节点距离的参数，靠近特定节点的节点数以及能量阈值水平。能量阈值水平比其他能量更重要。在此说明，PRRP旨在最大限度地减少节点与网关之间的距离，以在数据传输期间节省能量。PRRP假定节点的数据采集是事件驱动的。也就是说，大多数节点将留在睡眠模式以节省能量。假设一个网格内的所有感测数据的类型是相同的，因此可以应用数据聚合，并且节点将基于TDMA原理将其感测数据传送到固定的时间表。PRRP中的每个节点都将其数据传输到其最接近的邻居。这是为了确保其传输距离是最短的，因此消耗更少的数据传输的能量。有人指出，树木路由是节能路由机制; thus this mechanism is adopted in the proposed PRRP. A tree is built starting from the leaf nodes to the sink. The sink is placed in the center of the network instead of on the one end as in LEACH and CELRP. It should be mentioned here that, in PRRP, any node on the network can be a gateway but selection of a gateway is based on three parameters as mentioned earlier. Under the PRRP scheme, a node can only be allowed to join a tree if its energy is sufficient to survive for a complete round.

提出的PRRP采用了一种高效的分布式时分多址调度方法。在此调度中，非叶节点的无线电模块将仅为指定的时隙打开，而不是像在LEACH协议中那样为所有时间打开。与LEACH和CELRP相比，PRRP的叶节点数量和到非叶节点的距离更小。因此，在上述技术的基础上，可以优化节能。PRRP中的分布式时分多址调度为PRRP的能源效率和良好的数据吞吐量提供了强有力的支持。

3.5.1。所提出的PRRP算法

在PRRP中，每轮处理时间包括四个阶段：网关选择(GS),树构建(TB),安排建设（SB），和数据传输（TD），如图所示2．处理圆形将继续直到路由树被损坏，因为网关的能级下降低于阈值水平。

在第一阶段，GS过程基于其位置，其剩余能级和周围的相邻节点的数量完成。该网关将负责将聚合/收集的数据从相邻节点传送到接收器。此阶段从下沉发起的消息开始，其中能量阈值水平．在第二阶段(TB)中，构建了基于sink的路由树。新形成的树将基于非叶节点和叶节点两种类型的传感器节点。叶节点将被监控区域的感知数据传输给其父节点。非叶节点充当中间节点，将数据从树的底层传输到上层。在此基础上，在第三阶段(SB)中以分布式的方式构建了时分多址(TDMA)调度。在最后阶段(TD)，数据根据第三阶段制定的调度，即分布式TDMA调度，从节点发送到sink。

到的所有数据分组转发在单轮所需要的时间被表示为一个数据传输周期。即，数据传输周期可以由多个TD的。该阵可以在单个轮被重复多次，这取决于网关的能量水平，如图所示2．例如，在第二轮中，它比第1轮比在第一轮上有更多的TDS。在另一个备注上，单个轮中的数据传输周期数应取决于传感器网络数据收集的应用程序和周期性事件。PRRP过程流程如图所示3.．在重建树的情况下，不同的传感器节点都会参与重建过程，成为网络中能量均匀分布的来源。整个网络的能耗将公平地分配到各节点。下面的部分描述了所有的阶段。

3.5.2。门户选择

在第一阶段，将选择少数节点作为网关，以尽量减少WSN的总能耗。假设网络被划分成不同的网格单元，这些网格单元又被进一步划分成若干层在水槽的两边。最初是层中的节点将被认为是潜在的网关候选人基于他们的能量水平，离水槽的距离以及相邻节点的数量．允许其中一些节点宣传自己作为网关。然而，优先权将基于节点中的残余能量。潜在的网关将充当网关，直到其残余能量降至阈值以下．在此之后，新网关将来自一线的节点选择．同样，新选择的节点将作为网关，直到它们的剩余能量下降到下面， 等等。当考虑所有层并且无法根据当前选择任何节点作为网关时，新一轮将从新的下部开始．网关选择的流程图在图中给出4.．

这种机制将持续到最后一层与第二周期相同，将继续相同的过程。但是，在这段时间里通过水槽几乎没有减少因素．所有层和所有循环将继续相同的机制直到最后。接收器和传感器节点将使用CSMA机制交换消息。节点将保持打开，直到它从接收器接收到ADV消息，然后发送加入信息。由于节点不需要从水槽中确认，因此发送后会立即睡觉加入信息。网关选择基于三个不同的参数，例如能量水平，相邻节点的数量，以及来自宿者的位置。选择网关后，下一阶段将开始构建树。网关节点将启动构建树的过程。为了进一步澄清网关选择机制，伪码算法以算法给出1．

3.5.3。树的构建

在完成网关选择树建设阶段开始。在宿为根的树是通过使用算法的修改版本内置[提出82]．接收器通过广播包含6个字段的控制消息构建树，即:发件人，位置，类型，级别，父级和能量．对于发件人节点V.那表示其状态，其中0表示未定义状态，1表示叶节点，2表示非叶节点。表示跳转的次数到水槽。下一跳是V.在通往水槽的路上，是残余能量,表示节点在sink中的位置。

最初每个节点具有状态0，而宿始终具有状态2，暗示宿者是非左侧节点。水槽广播消息（S.，2,0，零那那）， 在哪里S.是水槽的标识符，2是水槽的状态，零表示没有接收器的父级，表示接收器连接到电源，以及是水槽的位置。当节点时V.接收消息(u,2，那那那从节点)你，它成为一个叶节点，感应通道，直到通道空闲，然后等待持续时间。如果频道仍然空闲，V.将广播讯息(V., 1+1，U.那那）.如果V.接收消息(u,1，那那那)你，它将感知通道，直到它空闲，然后等待持续时间。如果频道仍然空闲，V.广播消息(v,2那 那那那）.然后，它变成非左侧节点。如果是节点V.当接收到来自不同节点的多条消息时，它会在广播消息之前选择能量较大且距离最近的节点作为其父节点。如果多个节点具有相同的能量和距离，V.将随机选择其中一个。如果存在另一个节点占据其时间之前的公共信道，则等待节点将返回传感状态。如果是节点V.接收消息(w,2，，V.那那从节点)W.这表明V.是父母，V.将广播讯息(v,2，那那那）频道闲置后立即解释了为什么．通过此过程，最终所有网关都将能够从节点构建路由树，如图所示5.．

3.5.4。计划建设

计划建设是使用TDMA原理进行数据传输的有效分布调度方案的第三阶段。该计划是在假设与同一网关连接的所有节点构建的，将使用相同频率传输其数据。该假设意味着连接到不同网关的节点正在使用不同频率进行数据传输，因此在不同的树中允许同时进行数据传输。我们已经确定了两个时间常数：准备好接收的时间（trr）和准备好的时间（trt）。和表示两个不同的时段:，表示节点何时准备从它的孩子节点接收并显示节点时可以向其父母传输到水槽。节点唤醒时间，其收发器将保持在其中在状态，可以用的值计算和．对于叶节点，传输时间等于一个时隙的宽度表示为，接待时间是零，因为它没有任何孩子。

另一方面，对于非叶节点那

在上式中显示的孩子的索引节点,代表的计数表示一个数据分组传输时间的子项。当我们选择最大函数时，父节点将留在在只有当所有孩子准备好传输时，才会比反复切换其状态更好离开来在和背部。一旦从子节点接收的数据被聚合，那么父节点就可以将数据转移到下一个节点。最初，每个叶节点将把它的TRT值传递给它的父节点。在从所有子节点接收到TRT值后，父节点将使用上面的公式计算出自己的TRT和TRR，然后为其子节点构建一个时间表，如图所示6.．

用于建立如上所述的计划的流程图7.．

3.5.5。数据传输

数据传输阶段可以多次重复相同的时间表，但节点将需要能量才能活跃。nonleaf节点将留下在对于更多的槽，有责任从它的子节点收集数据，然后将其转移到其父节点，而叶节点将在仅适用于一个插槽，只是为了将数据传输到其父级。对于每个节点，标记为的时隙表示节点传输数据的时隙和以表示的时隙表示节点接收数据的时隙，如图所示8.．

作为摘要，在PRRP中，WSN被分成网格和细胞，然后分成不同的层。同时，假设水槽被放置在拓扑的中心。节点以随机方式分布，假设它们通过全球定位系统（GPS）或任何其他本地手段来了解其位置/位置。网关是靠近水槽的节点，通常是．此外，根据节点的能量级别、节点在sink中的位置以及节点在邻居中的数量，与其他层一起选择网关。PRRP在从网关选择到数据传输的不同阶段进行操作。形成一个扎根于接收器的树，然后使用TDMA调度技术收集数据。PRRP假设节点只能加入同一层可用的邻居。在这种情况下，可以保证最小的距离，从而在数据传输过程中节省能量，每个节点在其最近的邻居中选择一个父节点，避免了长距离的数据传输。因此，节点的传输范围总是很短。每个节点都可以监听其附近或同一层内可用节点的传输。该技术保证了通信节点之间的数据传输距离最小，从而节约了能源。

4.绩效评估

4.1。仿真参数

仿真参数如表所示1，虽然在文献综述中广泛提供的基础上的少数假设，例如，由于物理通道将是可靠的，但没有消息损失。收音机的覆盖范围在圆形方向上，天线处于全向;节点分布在开放区域[81那82]．

4．2．PRRP与LEACH的比较分析

本节将尝试比较PRRP协议和LEACH协议。PRRP基本上类似于LEACH协议，其中任何节点都可以与sink通信，数据收集或传输机制是基于时间的调度。它们之间的差异在于几个因素。首先，在LEACH中每个簇内形成簇和簇头进行数据传输。这些簇头通常负责从它们相关的簇中收集数据，然后将其传输到接收器。另一方面，PRRP中的树是以接收器为根构造的，网关负责将数据传输到接收器。最后，与LEACH相比，PRRP的儿童数量更少。通过对比LEACH和PRRP在不同数据传输周期下的能效、活节点数、网络吞吐量/吞吐量、每包平均能耗等方面的性能评价，可以看出，在LEACH中，有两种类型的传感器节点，如非头节点和簇头节点，而在PRRP中有三种类型的传感器节点，如网关节点、叶节点和非叶节点。两种协议在发送、接收和空闲监听状态下都可以消耗能量。

在多个数据传输后比较两种协议的同时，PRRP显示出显着的改善，如图所示9.，共同组合在一起，包括1,5和10轮。仿真结果表明，使用PRRP节点可以保持更长并利用其最大可能的能量，以便更长的时间段。例如，在10轮测试运行之后，该图显示了浸出协议的最后一个节点在275秒后死亡，而PRRP节点在350秒后开始死亡。

4.2.1。准备对比分析:总能耗

在PRRP中，在树形成阶段，由于父节点可以选择更近的节点，通过缩短距离来节省节点的能量，所以节点可以以最小的能量水平传输信号。在PRRP中，父节点可以是任意节点，可以选择距离较近的节点来节省其能量。但LEACH没有考虑节点之间的位置和距离，假设每个节点都能听到网络中所有其他节点的声音。PRRP的传输距离较短。在LEACH中，能量消耗的主要原因是节点与簇头之间的距离较长，节点根据节点的能量级别随机通告自己为簇头。在LEACH中，与PRRP相比，大多数情况下，指定的簇头与正常节点的距离较长，这是造成能量损失的另一个原因。此外，通过对比LEACH的非叶节点和簇头节点可以看出，PRRP中的非叶节点只在特定的时点等待接收和发送数据，而非叶节点由于处于空闲监听状态而消耗的能量很少，而LEACH的方法则完全不同。另外，每个簇头相对于PRRP有更多的子簇，簇头处于ON状态需要更多的时间，这也是导致能量损失相对较多的另一个原因。

数字10示出了用于不同的轮LEACH和PRRP之间的图示;如果在10数据传输时段进行比较（）秒，总消耗的能量在PRRP中的Leach和120 J中的220 j左右。消耗的能量掉落，这是非常显着的，但PRRP显示出对整体能量的显着改善，直到网络寿命结束和较高的初始能级的吞吐量较高。

4.2.2。每包平均能耗的比较分析

当PRRP与LEACH比较每包平均能量消耗时，发现PRRP消耗的能量更少，如图所示11．观察结果表明，在具有初始数据传输时段的PRRP中，平均消耗的能量更高。另一方面，当使用更多回合的数据传输比较PRRP和浸出时，发现PRRP比浸出更有效。具有单数据传输阶段的PRRP协议中初始圆形消耗的更平均能量的原因是初始设置成本几乎没有较高，并且初始相位消耗的能量被认为是架空能量。然而，PRRP在完成整个圆后，每分组能量使用平均偏出浸出。

4.2.3。基于吞吐量的比较分析

桌子2描述了LEACH和PRRP在数据包发送到接收器方面的网络吞吐量比较。仿真结果表明，01、05和10轮的网络吞吐量均有显著提高。在数据传输的多个阶段，PRRP可以节省大量的能源。总体性能的显著改善是基于以下几个因素，如网络生命周期的延长、能源效率的提高，以及利用每个传感器网络节点的最大可能能量;随着轮数的增加，网络吞吐量甚至会增加更多。

4.3。PRRP与CELRP之间的比较分析

本节的目的是根据其操作和节点类型进行比较PRRP和Celrp，如前所述，在PRRP中有三种类型的节点，包括非左侧节点，叶节点和网关节点，而在Celrp中的情况下，节点的情况不同是群集头或非头部节点，而群集头部领导者（CHL）可以从可用的群集头中选择。Celrp中的水槽放置在网络之外，在群集头部，群集头领导者和水槽中增加了距离，而这种情况与prrp不同，其中载体放置在网络中心，并且所有节点都是围绕它相当分布，成为节点和水槽较低距离的主要原因之一。数字12在PRRP和CELRP之间显示出不同时期的差异，例如01,05和10. PRRP优于Celrp，随着期间的增加而增加。PRRP允许任何节点成为在其能级上提供的网关，如果它分配整个网络的相当能耗，而且情况是Celrp的情况。

4.3.1。对比分析:总能耗

树建设，有效的TDMA调度和数据传输阶段是PRRP的强度;每个阶段都有Celrp的边缘。在PRRP中，在树构建节点期间，通常可以由父母选择更近的节点，以最小能量级别传输信号。该技术确保在数据传输期间可以节省能量来减少父节点之间的距离。此外，PRRP还将水槽放置在网络的中心，以减少每个传感器节点的总距离，包括叶节点，非左侧节点和网关。PRRP还考虑了相邻节点的位置，以减少数据传输距离。与Celrp的情况不同，节点可以充当正常节点，群集头和群集头领导者，同时放置在距离外部。因此，与PRRP相比，更长的数据传输距离成为更多能量损失的主要原因之一。数字13结果表明，01、05、10轮的总消耗能量差异显著。在PRRP中，除了保持节点外，还实现了一个有效的TDMA调度，以便在各自的时间上传输数据在仅需要的时隙这对传感器网络的总能量效率有很大影响，并且可以通过图中可以观察到的13．

作为一个插图，我们可以在图中的任何阶段比较PRRP和Celrp的结果13；考虑10个数据传输周期(）S.econds consumed energy is 230 J in CELRP and 140 J in PRRP. The consumed energy is dropped which is quite significant. Overall performance of PRRP over CELRP is significant as can be noticed from Figure13．

4.3.2。比较分析：每个数据包平均消耗能量

在这个分析中，PRRP和CELRP协议是基于每个包平均消耗的能量进行比较的，如图所示14．它是从我们的观察发现，CELRP最初显示每相比PRRP包平均能量不错的表现。然而，时间PRRP节目中有一个显著的改善与数据周期的数量增加短短之后。

另一方面，当比较PRRP和Celrp与更多回合的数据传输时，发现PRRP比Celrp更有效。在PRRP中，初始圆形消耗的更多平均能量的原因是三个初始阶段用于设置，并且在此期间没有数据传输。因此，在这些初始相位中消耗的能量被认为是架空能量，这比在第一时段中的数据传输阶段中保存的能量大。PRRP在完成整个轮次后，每次数据包的平均性能适用于高性能，尤其是在继续其初始构建树之后继续其几个传输时段。

4.3.3。基于吞吐量的比较分析

下表3.从数据包发送到sink的角度描述了PRRP和CELRP的网络吞吐量比较。仿真结果表明，01、05和10轮的网络吞吐量均有显著提高。在数据传输的多个阶段，PRRP可以节省大量的能源。总体性能的显著改善是基于以下几个因素，如网络生命周期的延长、能源效率的提高，以及利用每个传感器网络节点的最大可能能量;随着轮数的增加，网络吞吐量甚至会增加更多。

结论

PRRP的性能能量寿命，网络单独地和每个分组的基础的平均能量消耗，和网络吞吐量的基础上进行评价。主题是相比于现有的路由协议如LEACH和CELRP讨论PRRP及其性能的结果。PRRP示出更好的效果当与LEACH相比，其中PRRP节目在改善网络的生命周期（通过降低能量消耗），并且网络吞吐量的形式的令人印象深刻的性能。的吞吐量提高了2.5倍和而每个分组的能量消耗被降低到小于50％的网络生存期由50％以上的提高。PRRP的比较分析针对CELRP表明，通过PRRP 1.82倍增加了网络的吞吐量，网络寿命提高35％以上，和能量消耗是由35％以上的降低。

利益争夺

提交人声明没有关于本文的出版物的利益冲突。

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