水環(huán)境無線傳感網(wǎng)中的分布式招募調(diào)度算法

林志貴，程曉偉，劉英平，王 鵬，王 璽

（1.天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，天津300387；2.國家海洋技術(shù)中心近海海洋環(huán)境觀測與監(jiān)測技術(shù)研究室，天津300112；3.天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300387；4.天津工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代機(jī)電裝備技術(shù)天津市重點實驗室，天津300387）

水環(huán)境無線傳感網(wǎng)中的分布式招募調(diào)度算法

林志貴1，2，程曉偉1，劉英平3，4，王 鵬2，王 璽1

（1.天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，天津300387；2.國家海洋技術(shù)中心近海海洋環(huán)境觀測與監(jiān)測技術(shù)研究室，天津300112；3.天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300387；4.天津工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代機(jī)電裝備技術(shù)天津市重點實驗室，天津300387）

針對基于測距的睡眠調(diào)度算法（RBSS）招募節(jié)點能耗大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過快失效問題，結(jié)合水環(huán)境無線傳感網(wǎng)規(guī)則部署，采用分布式思想，提出一種基于測距的分布式招募調(diào)度算法（RBDRS）.RBDRS算法采用分布式招募方法，將協(xié)作節(jié)點招募的任務(wù)轉(zhuǎn)移到新招募的協(xié)作節(jié)點上，均衡網(wǎng)絡(luò)能耗.招募節(jié)點通過測距招募距其最遠(yuǎn)的鄰居節(jié)點作為協(xié)作節(jié)點，協(xié)作節(jié)點再依次為招募節(jié)點招募新的協(xié)作節(jié)點，直至無法招募到新的協(xié)作節(jié)點.仿真實驗結(jié)果表明：與RBSS算法相比，RBDRS算法可均衡網(wǎng)絡(luò)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期.

節(jié)點調(diào)度；RBDRS；分布式招募；水環(huán)境無線傳感網(wǎng)

近年來，一些學(xué)者將無線傳感器技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測，形成水環(huán)境無線傳感網(wǎng)[1-2].利用廉價的無線傳感器節(jié)點監(jiān)測數(shù)據(jù)并組建網(wǎng)絡(luò)，形成對水環(huán)境的區(qū)域監(jiān)測，獲得水環(huán)境區(qū)域狀況.這對于水環(huán)境監(jiān)測來說，由點監(jiān)測擴(kuò)展到面監(jiān)測，具有里程碑意義.

水環(huán)境無線傳感網(wǎng)中，除了突發(fā)事件（如污染物排放、油輪泄漏等）外，數(shù)據(jù)變化緩慢，節(jié)點通常采用規(guī)則的部署方式.為了保證網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋、穩(wěn)定性，部署節(jié)點有一定的冗余.如果這些冗余節(jié)點沒有好的調(diào)度，節(jié)點可能發(fā)送相同的信息，造成節(jié)點能量的浪費(fèi)以及網(wǎng)絡(luò)擁堵.節(jié)點調(diào)度[3-7]通過一定方法對網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進(jìn)行分組，在不影響區(qū)域覆蓋、通信質(zhì)量、任務(wù)等前提下，使一部分節(jié)點處于活躍狀態(tài)而另一部分節(jié)點進(jìn)入休眠狀態(tài)，節(jié)省節(jié)點能量，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期.

與位置無關(guān)的節(jié)點調(diào)度算法中，節(jié)點的位置信息無需作為已知條件，節(jié)點通過與鄰居節(jié)點交換信息，獲取鄰居節(jié)點個數(shù)、距離等信息判斷節(jié)點是否為冗余節(jié)點.Kumar等[8]通過研究k度覆蓋、網(wǎng)絡(luò)區(qū)域面積、節(jié)點感知半徑、網(wǎng)絡(luò)生命周期和初始部署節(jié)點數(shù)量、節(jié)點休眠概率之間的關(guān)系，提出一種隨機(jī)獨立休眠調(diào)度算法，可實現(xiàn)k度覆蓋，實現(xiàn)簡單，但所需初始節(jié)點數(shù)量較大.Wu等[9]研究鄰居節(jié)點數(shù)目與網(wǎng)絡(luò)覆蓋率之間的關(guān)系，提出一種輕量級節(jié)點調(diào)度算法.根據(jù)需求覆蓋率計算所需鄰居節(jié)點數(shù)目，去除多余鄰居節(jié)點，實現(xiàn)減少冗余工作節(jié)點的目的.該算法在執(zhí)行過程中，節(jié)點間需要頻繁交換鄰居節(jié)點信息，易造成能量消耗和網(wǎng)絡(luò)擁堵.Yen等[10]提出一種與地理位置無關(guān)的基于測距的睡眠調(diào)度算法（RBSS），假設(shè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的節(jié)點均勻隨機(jī)部署，節(jié)點通信半徑為感知半徑的倍時，RBSS算法通過測距在已部署節(jié)點中尋找和逼近正六邊形覆蓋模型，保證網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和連通性，但是RBSS算法未考慮節(jié)點調(diào)度過程中招募節(jié)點能耗過大，導(dǎo)致招募節(jié)點過早死亡，影響網(wǎng)絡(luò)生命周期情況.

從搜索文獻(xiàn)看，目前針對水環(huán)境無線傳感網(wǎng)的節(jié)點調(diào)度算法尚未見報道.本文針對RBSS算法中由招募節(jié)點發(fā)布協(xié)作節(jié)點招募消息，節(jié)點頻繁發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，導(dǎo)致能量消耗過快及網(wǎng)絡(luò)過快失效，基于分布式思想，結(jié)合水環(huán)境無線傳感網(wǎng)規(guī)則部署，提出基于測距的分布式招募調(diào)度算法（RBDRS）.

1 假設(shè)條件及問題描述

1.1 相關(guān)假設(shè)

本文對水環(huán)境無線傳感網(wǎng)做出如下假設(shè)：網(wǎng)絡(luò)區(qū)域為一個二維平面上的正方形區(qū)域；網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點同構(gòu)，節(jié)點具有相同的感知半徑Rs和通信半徑Rt；節(jié)點采用布爾感知模型（0-1模型），即感知半徑Rs內(nèi)發(fā)生的事件以概率1感知，Rs外發(fā)生的事件不能感知，概率為0；節(jié)點可實現(xiàn)時間同步，利用節(jié)點間的無線信號強(qiáng)度計算鄰近節(jié)點間的距離，節(jié)點不具備獲取位置信息及移動能力；網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點采用隨機(jī)分布，存在大量冗余節(jié)點，不存在孤立節(jié)點.

1.2 問題描述

文獻(xiàn)[11]已證明二維區(qū)域正六邊形覆蓋模型，且節(jié)點通信半徑大于或等于倍感知半徑，可獲得最小全覆蓋且連通.對于節(jié)點調(diào)度來說，實現(xiàn)正六邊形覆蓋問題轉(zhuǎn)化為當(dāng)Rs時，如何選擇中心工作節(jié)點S，以及如何圍繞節(jié)點S尋找6個相距Rt的鄰居工作節(jié)點C1—C6的問題.中心工作節(jié)點S稱為招募節(jié)點、6個鄰居工作節(jié)點稱為協(xié)作節(jié)點，如圖1所示.

圖1 正六邊形部署示意圖Fig.1 Schematic of network hexagonal deployment

2 RBDRS算法設(shè)計

2.1 基本思想

RBDRS算法將網(wǎng)絡(luò)生命周期劃分為長度相同的若干輪，每輪開始時執(zhí)行節(jié)點調(diào)度策略，如圖2所示.

圖2 RBDRS調(diào)度策略示意圖Fig.2 Scheduling policy schematic of RBDRS algorithm

假設(shè)節(jié)點S1競爭成為招募節(jié)點，其余節(jié)點等待被招募節(jié)點招募為協(xié)作節(jié)點或滿足睡眠條件進(jìn)入睡眠狀態(tài).S1發(fā)出協(xié)作節(jié)點招募消息，S1的鄰居節(jié)點判斷其與S1的距離，如果距離小于Dm（Dm=Rt/2，2個工作節(jié)點間的最小距離），節(jié)點在本輪進(jìn)入睡眠狀態(tài)；如果距離大于Dm，則節(jié)點發(fā)送協(xié)作節(jié)點響應(yīng).招募節(jié)點S1收到協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息后，選擇距其最遠(yuǎn)的節(jié)點C11作為協(xié)作節(jié)點.C11發(fā)送協(xié)作節(jié)點請求消息，為S1招募新的協(xié)作節(jié)點.只有S1的鄰居節(jié)點響應(yīng)C11的請求消息，收到請求消息的節(jié)點睡眠規(guī)則與節(jié)點S1相同.依次類推，招募C12—C16為協(xié)作節(jié)點.如果C16無法招募到協(xié)作節(jié)點，則由C11發(fā)送協(xié)作節(jié)點招募消息.如果C11也無法招募到協(xié)作節(jié)點，則由招募節(jié)點S1發(fā)送協(xié)作節(jié)點招募消息.如果S1也無法再招募到協(xié)作節(jié)點，則本輪招募結(jié)束，招募節(jié)點和協(xié)作節(jié)點都進(jìn)入工作狀態(tài).

2.2 算法結(jié)構(gòu)

RBDRS算法將網(wǎng)絡(luò)時間劃分為相同時長的輪，如圖3所示.每輪開始為招募節(jié)點競爭階段，任意節(jié)點都可通過競爭成為招募節(jié)點，招募節(jié)點間不互為鄰居節(jié)點，即每個招募節(jié)點的傳輸范圍內(nèi)不存在其它招募節(jié)點.其后，進(jìn)入招募協(xié)作節(jié)點階段，招募節(jié)點按照招募協(xié)議招募協(xié)作節(jié)點.最后，招募節(jié)點和協(xié)作節(jié)點作為工作節(jié)點執(zhí)行任務(wù)，其余節(jié)點進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至本輪結(jié)束.網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點擁有自己獨立的ID號以及鄰居節(jié)點表和工作節(jié)點表.鄰居節(jié)點表用來保存當(dāng)前已知鄰居節(jié)點的ID號和節(jié)點距離.工作節(jié)點表用來保存當(dāng)前已知招募節(jié)點和協(xié)作節(jié)點的ID號和節(jié)點距離.

圖3 節(jié)點調(diào)度時間結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Chart of nodes scheduling time

2.3 算法流程

節(jié)點依據(jù)不同條件，其狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換，如圖4所示.

圖4 節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Fig.4 Transition diagram of node states

2.3.1 招募節(jié)點競爭

每輪開始 ，節(jié)點進(jìn)入招募節(jié)點競爭階段，經(jīng)過一段隨機(jī)延時后，節(jié)點周期性發(fā)送招募節(jié)點請求消息，直至節(jié)點競爭成功或失敗.招募節(jié)點競爭流程圖如圖5所示.首先對本輪調(diào)度過程中所用變量進(jìn)行初始化，包括鄰居節(jié)點表、工作節(jié)點表和招募節(jié)點ID初始化等.等待調(diào)度開始信號.接收到開始調(diào)度信號后，啟動本輪調(diào)度總計時器，隨機(jī)延時，執(zhí)行招募節(jié)點競爭程序.在招募節(jié)點競爭過程中，如果節(jié)點始終未接收到其他節(jié)點的招募節(jié)點競爭消息，則節(jié)點成為招募節(jié)點，招募節(jié)點ID設(shè)置為本機(jī)ID，工作狀態(tài)修改為協(xié)作節(jié)點招募狀態(tài)；反之，節(jié)點成為普通節(jié)點，節(jié)點狀態(tài)修改為普通節(jié)點.

圖5 招募節(jié)點競爭流程圖Fig.5 Flowchart of competing recruitment node

2.3.2 協(xié)作節(jié)點招募

節(jié)點成為招募節(jié)點或協(xié)作節(jié)點后，進(jìn)入?yún)f(xié)作節(jié)點招募狀態(tài).節(jié)點首先發(fā)送協(xié)作節(jié)點招募消息，啟動定時Ts，Ts為2次數(shù)據(jù)接收的最長間隔時間.在Ts延時內(nèi)，節(jié)點循環(huán)查詢接收標(biāo)志位.如果接收到數(shù)據(jù)，則對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.如果為協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息，比較接收到數(shù)據(jù)的距離和本地存儲的最大距離，保存兩者中較大的距離，及其相應(yīng)的節(jié)點ID.重新啟動定時Ts，等待接收新的協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息.

如果在Ts延時內(nèi)，節(jié)點未收到新的協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息，則節(jié)點判斷是否招募到新的協(xié)作節(jié)點.如果招募到新的協(xié)作節(jié)點，發(fā)送協(xié)作節(jié)點確認(rèn)消息，如果發(fā)送確認(rèn)消息的節(jié)點是由招募節(jié)點招募到的，節(jié)點狀態(tài)修改為招募完成狀態(tài)，否則節(jié)點狀態(tài)修改為工作狀態(tài).如果沒有招募到新的協(xié)作節(jié)點，節(jié)點狀態(tài)修改為工作狀態(tài)，開始環(huán)境監(jiān)測工作.協(xié)作節(jié)點招募流程圖如圖6所示.

2.3.3 普通節(jié)點（待招募）

節(jié)點在招募節(jié)點競爭過程中失敗，成為普通節(jié)點，等待被招募為協(xié)作節(jié)點或進(jìn)入休眠狀態(tài).等待被招募的過程中，節(jié)點循環(huán)查詢接收標(biāo)志位.如果接收到數(shù)據(jù)，計算發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點與本節(jié)點之間的距離，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，判斷為何種指令消息.指令消息共分為3種：協(xié)作節(jié)點請求消息、協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息和協(xié)作節(jié)點確認(rèn)消息.普通節(jié)點流程圖如圖7所示.

圖6 協(xié)作節(jié)點招募流程圖Fig.6 Flowchart of cooperating recruitment nodes

圖7 普通節(jié)點流程圖Fig.7 Flowchart of ordinary nodes

（1）如果收到消息為協(xié)作節(jié)點請求消息，判斷節(jié)點距離是否小于Dm（兩個工作節(jié)點間的最小距離）.如果節(jié)點距離不大于Dm，節(jié)點直接進(jìn)入睡眠狀態(tài)；否則計算協(xié)作節(jié)點響應(yīng)延時Tr，打包協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息，啟動定時Tr.Tr延時結(jié)束后，發(fā)送協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息.

（2）如果收到消息為協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息，節(jié)點判斷本身是否已啟動定時Tr，即是否接收到協(xié)作節(jié)點請求消息.如果沒有啟動定時Tr，則對該響應(yīng)消息不做處理.如果該消息為本網(wǎng)絡(luò)協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息，則比較本節(jié)點Tr與接收到響應(yīng)消息中Tr大小.如果本節(jié)點Tr大于接收到響應(yīng)消息中Tr，則表明發(fā)布響應(yīng)消息的節(jié)點比本節(jié)點更適合成為協(xié)作節(jié)點（該節(jié)點距離招募節(jié)點更遠(yuǎn)），本節(jié)點停止定時Tr，取消協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息發(fā)送，否則繼續(xù)等待Tr延時后，發(fā)送協(xié)作節(jié)點響應(yīng)消息.

（3）如果收到消息為協(xié)作節(jié)點確認(rèn)消息，則節(jié)點更新工作節(jié)點表，消息中的協(xié)作節(jié)點ID是否為本節(jié)點ID.如果本節(jié)點成為協(xié)作節(jié)點，則更新招募節(jié)點ID為消息中的招募節(jié)點ID，節(jié)點狀態(tài)修改為協(xié)作節(jié)點招募狀態(tài).

2.3.4 招募完成

如果節(jié)點為招募節(jié)點，或招募節(jié)點招募的協(xié)作節(jié)點，則節(jié)點在招募到協(xié)作節(jié)點后進(jìn)入招募完成狀態(tài).招募完成流程圖如圖8所示.節(jié)點進(jìn)入招募完成狀態(tài)，啟動定時Tw.在延時Tw到達(dá)前，節(jié)點循環(huán)查詢接收標(biāo)志位，如果收到數(shù)據(jù)，則判斷是否為協(xié)作節(jié)點確認(rèn)消息.如果是協(xié)作節(jié)點確認(rèn)消息，更新工作節(jié)點表，判斷是否為本網(wǎng)絡(luò)協(xié)作節(jié)點確認(rèn)消息，如果是，則重啟定時Tw，否則，不做處理.延時Tw完成后，判斷是否第一次進(jìn)入招募完成狀態(tài)，如果是，表明節(jié)點還沒有更改招募方向，則節(jié)點狀態(tài)修改為協(xié)作節(jié)點請求狀態(tài).如果不是，表明節(jié)點在更改招募方向后，再次沒有招募到新的協(xié)作節(jié)點，則節(jié)點修改為工作狀態(tài).

2.3.5 工作或睡眠狀態(tài)

節(jié)點進(jìn)入工作狀態(tài)，開始執(zhí)行水環(huán)境監(jiān)測任務(wù)，直至本輪結(jié)束，節(jié)點狀態(tài)修改為招募節(jié)點競爭狀態(tài)，開始下一輪招募.工作狀態(tài)流程圖如圖9所示.節(jié)點進(jìn)入睡眠狀態(tài)，關(guān)閉收發(fā)器，直至本輪結(jié)束，節(jié)點狀態(tài)修改為招募節(jié)點競爭狀態(tài)，開始下一輪招募.睡眠狀態(tài)流程圖如圖10所示.

圖8 招募完成流程圖Fig.8 Flowchart of recruitment completion

圖9 工作狀態(tài)流程圖Fig.9 Flowchart of working state

圖10 睡眠狀態(tài)流程圖Fig.10 Flowchart of sleep state

3 仿真與分析

實驗仿真基于Matlab仿真平臺.網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為50m× 50 m，隨機(jī)部署終端節(jié)點9個，數(shù)據(jù)傳輸錯誤率和丟包率均為0，節(jié)點感知半徑Rs為10 m，通信半徑Rt為17 m.節(jié)點感知模型為圓形，節(jié)點具備測距能力，節(jié)點初始能量為1 J，所有節(jié)點起始時均為喚醒狀態(tài).為了便于計算網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，將網(wǎng)絡(luò)劃分為1 m×1 m的方格，如果方格的中心被某個節(jié)點感知到，則認(rèn)為方格區(qū)域被覆蓋[12].覆蓋率為被覆蓋方格數(shù)與劃分的方格總數(shù)比值.如果網(wǎng)絡(luò)是分割的，則只計算擁有最多連通節(jié)點（最大覆蓋率）的區(qū)域.

3.1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況

網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況如圖11所示.基于RBSS算法的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況如圖11（a）所示.由圖11（a）可以看出，網(wǎng)絡(luò)工作節(jié)點數(shù)為7個，其中招募節(jié)點1個，協(xié)作節(jié)點6個，睡眠節(jié)點2個，節(jié)點5競爭成為招募節(jié)點，在其鄰居節(jié)點中依次招募距其最遠(yuǎn)的6個節(jié)點作為協(xié)作節(jié)點.

圖11 網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況圖Fig.11 Figure of network coverage

基于RBDRS算法的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況如圖11（b）所示.由圖11（b）可以看出，網(wǎng)絡(luò)工作節(jié)點數(shù)為7個，其中招募節(jié)點3個，協(xié)作節(jié)點4個，睡眠節(jié)點2個，網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型近似正六邊形.RBDRS算法招募節(jié)點數(shù)大于RBSS算法，減少節(jié)點頻繁發(fā)送和接收數(shù)據(jù)帶來能量消耗.比較圖11（a）和圖11（b），與BRSS算法相比，基于RBDRS算法的網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型更加趨近于正六邊形覆蓋.

3.2 網(wǎng)絡(luò)生命周期

隨著時間延長，網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點因能量的耗盡而死亡.需要進(jìn)一步對網(wǎng)絡(luò)生命周期進(jìn)行分析，假定所有節(jié)點時間同步，每100 s（輪）存活節(jié)點同時喚醒，執(zhí)行節(jié)點調(diào)度算法，決定節(jié)點在本輪的工作狀態(tài)（睡眠或工作）.

RBSS算法和RBDRS算法的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率隨時間變化曲線如圖12所示.當(dāng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率小于50%時，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)失效.比較圖12（a）和圖12（b）可以看出，當(dāng)時間超過3 040 s時，RBSS算法的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率小于50%，而RBDRS算法需要時間超過6 420 s.與RBSS算法相比，RBDRS算法的網(wǎng)絡(luò)有效時間延長了111%.造成這種結(jié)果原因在于，在算法執(zhí)行過程中，RBSS算法總是由招募節(jié)點來發(fā)布協(xié)作節(jié)點招募消息，節(jié)點頻繁發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，導(dǎo)致能量消耗過快，一般招募節(jié)點連續(xù)工作兩輪后就會死亡.RBDRS算法的協(xié)作節(jié)點招募消息由每次新招募的協(xié)作節(jié)點發(fā)布，將數(shù)據(jù)發(fā)送所消耗的能量平均分給每個協(xié)作節(jié)點，使整個網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點能量消耗更加均衡，有效地延長網(wǎng)絡(luò)生命周期.

圖12 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率隨時間變化曲線Fig.12 Curve of network coverage with times

4 結(jié)語

基于測距的睡眠調(diào)度算法（RBSS）通過招募節(jié)點進(jìn)行節(jié)點調(diào)度，招募節(jié)點能耗過大，造成其過早死亡，影響網(wǎng)絡(luò)的生命周期.針對這個問題，本文基于分布式思想，結(jié)合水環(huán)境無線傳感網(wǎng)通常采用的規(guī)則部署，提出基于測距的分布式招募調(diào)度算法（RBDRS）.給出了該算法適用的假設(shè)條件，基于正六邊形節(jié)點覆蓋模型，RBDRS算法考慮到招募節(jié)點在算法執(zhí)行過程中能量消耗過高而導(dǎo)致節(jié)點快速死亡的情況，將協(xié)同節(jié)點招募的任務(wù)轉(zhuǎn)移到每個新招募的協(xié)作節(jié)點上，使網(wǎng)絡(luò)的能量消耗更加均衡.

仿真實驗結(jié)果表明，與RBSS算法相比，RBDRS算法均衡網(wǎng)絡(luò)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期.

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Distributed recruit scheduling algorithm in water environment wireless sensor network

LIN Zhi-gui1，2，CHENG Xiao-wei1，LIU Ying-ping3，4，WANG Peng2，WANG Xi1
（1.School of Electronics and Information Engineering，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China；2.Laboratory of Marine Environment Observation and Monitoring Technology of Offshore，National Ocean Technology Center，Tianjin 300112，China；3.School of Mechanical Engineering，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China；4.Tianjin City Key Laboratory of Modern Mechatronics Equipment Technology，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

Aiming at the problem of the range-based sleep scheduling algorithm（RBSS），which the energy consumption of recruit node is too large and affects the network life cycle，on the basis of the regular coverage model in water environment wireless sensor network，combined with the distributed thinking，a Range Based Distributed Recruit Scheduling（RBDRS）is proposed.The RBDRS algorithm adopts method of distributed recruitment，which transferrs recruited task of cooperating nodes to new-recruitment cooperative nodes in order to balance network energy consumption.Recruitment nodes recruit its farthest neighbor nodes as collaborative nodes by their distance，collaborative nodes recruit new collaborative nodes for recruitment nodes in turn until they are unable to recruit new collaborative nodes.Simulation results show that compared with the RBSS algorithm，the RBDRS algorithm can effectively balance network energy consumption and prolong the network lifetime.

node scheduling；range based distributed recruit scheduling（RBDRS）；distributed recruitment；water environment wireless sensor networks

TN929.3

A

1671－024X（2015）06－0061－06

10.3969/j.issn.1671-024x.2015.06.013

2015-07-16

國家自然科學(xué)基金資助項目（61372011）

林志貴（1974—），男，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為無線傳感網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理.E-mail：linzhigui@tjpu.edu.cn