6. Cấu trúc của luận án
2.3.2 Quá trình phân cụm
Trước hết, xét về mức độ không đồng nhất trong mạng thì giao thức đề xuất sẽ giữ ở mức độ 4, bao gồm 4 loại nút normal, advance, super, ultra-super với 4 mức năng lượng khởi tạo khác nhau giống như giao thức của nhóm tác giả đã trình bày nhưng thay vào đó giao thức đề xuất sẽ cải tiến ngưỡng hình thành cụm cũng như bổ sung thành phần ước lượng khoảng cách vào trong quá trình tính toán xác suất của việc lựa chọn CH.
Tương tự như các giao thức trên, mỗi nút sẽ chọn 1 số ngẫu nhiên trong khoảng (0,1). Nếu số này thấp hơn giá trị ngưỡng của nút si thì nút đó sẽ trở thành một CH.
Dựa trên giao thức của nhóm tác giả [53], [54] đưa ra để đưa vào giao thức cải tiến nhằm cải thiện ngưỡng Ts của các giao thức dựa trên WSN không đồng nhất đã xây dựng trước đây với mong muốn là những nút có mức năng lượng còn lại cao hơn sẽ có nhiều cơ hội trở thành CH hơn bằng cách thêm vào thành phần ước lượng năng lượng còn lại của một nút si, dựa trên tỉ lệ (𝐸𝑖
𝐸0). Công thức (2.1) sẽ được xây dựng lại trong công thức (2.18)
(2.18) Công thức tính ngưỡng cho lựa chọn CH của giao thức đề xuất
Trong đó Ei là năng lượng còn lại của nút si ở vòng hiện tại và Eo là năng lượng ban đầu của nút normal. Với Pi được định nghĩa riêng cho từng loại nút tùy theo mức độ không đồng nhất, ở đây là 4.
Xác suất cho việc lựa chọn CH được sửa đổi trong giao thức đề xuất bằng cách đưa vào thành phần ước lượng khoảng cách. Giả sử ta có dhiện tại là đoạn đường thực tế từ nút thứ i đến SINK. Khi đó ta có:
(2.19) Công thức tính khoảng cách của nút hiện tại đến SINK
Trong đó 𝑑ℎ𝑖ệ𝑛 𝑡ạ𝑖: Khoảng cách hiện tại từ nút thứ i tới Sink.
(𝑋𝑖, 𝑌𝑖): Tọa độ nút i. 𝑇(𝑠𝑖) = { 𝑃 1−𝑃𝑖 × [𝑟 𝑚𝑜𝑑1 𝑃𝑖] ×𝐸𝑖 𝐸0 , 𝑖𝑓 𝑠 ∈ 𝐺 0 , 𝑜𝑡ℎ𝑒𝑟𝑤𝑖𝑠𝑒 (2.18) 𝑑ℎ𝑖ệ𝑛 𝑡ạ𝑖 = √(𝑋𝑖 − 𝑋𝐵𝑆)2+ (𝑌𝑖− 𝑌𝐵𝑆)2 (2.19)
(𝑋𝐵𝑆, 𝑌𝐵𝑆): Tọa độ trạm gốc.
Mặt khác ta lấy dtrung bình là đoạn đường trung bình từ một nút bất kỳ đến Sink, dtoCH là khoảng cách trung bình từ CH đến các nút thành viên trong cụm và dtoSINK là khoảng cách trung bình của các CH đến Sink. dtoCH và dtoSINK được xây dựng trong công thức (2.20).
Nếu khoảng cách hiện tại dhiện tại <= dtrung bình
Thì xác suất lựa chọn một nút trở thành CH sẽ được tính theo công thức Nếu 𝐸𝑖(𝑟) > 𝑇𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑒, thì
(2.21) Công thức tính xác suất cải tiến khi dhiện tại <= dtrung bình với điều kiện Ei(r) > Tabsolute trong giao thức đề xuất
Nếu 𝐸𝑖(𝑟) ≤ 𝑇𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑒, Thì
𝑃(𝑖)𝑐ả𝑖 𝑡𝑖ế𝑛= 𝑐. 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑢).𝐸𝑖(𝑟)
1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) ∗ 𝑑ℎ𝑖ệ𝑛 𝑡ạ𝑖
𝑑𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ𝑐ℎ𝑜 𝑡ấ𝑡 𝑐ả 𝑐á𝑐 𝑛𝑜𝑑𝑒
(2.21) Công thức tính xác suất cải tiến khi dhiện tại <= dtrung bình với điều kiện Ei(r) <= Tabsolute trong giao thức đề xuất
Ngược lại nếu dhiện tại > dtrung bình
Thì xác suất lựa chọn một nút trở thành CH sẽ được tính theo công thức như [54] cho 4 loại nút không đồng nhất.
Nếu 𝐸𝑖(𝑟) > 𝑇𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑒, thì
(3.5)
dtrung bình = dtoBS + dtoCH (2.20)
𝑃(𝑖)𝑐ả𝑖 𝑡𝑖ế𝑛= { 𝑃𝑜𝑝𝑡 . 𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) ∗ 𝑑ℎ𝑖ệ𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑑𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑎).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) ∗ 𝑑ℎ𝑖ệ𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑑𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑎𝑑𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑏).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) ∗ 𝑑ℎ𝑖ệ𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑑𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑢).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) ∗ 𝑑ℎ𝑖ệ𝑛 𝑡ạ𝑖 𝑑𝑡𝑟𝑢𝑛𝑔 𝑏ì𝑛ℎ𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑢𝑙𝑡𝑟𝑎 − 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟 𝑛𝑜𝑑𝑒 (2.21) 𝑃(𝑖)= { 𝑃𝑜𝑝𝑡 . 𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) 𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑎).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) 𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑎𝑑𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑏).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) 𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟 𝑛𝑜𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑝𝑡 .(1+𝑢).𝐸𝑖(𝑟) 1+𝑚(𝑎+ 𝑚0(−𝑎+𝑏+𝑚1(−𝑏+𝑢)))).E̅(𝑟) 𝑐ℎ𝑜 𝑐á𝑐 𝑢𝑙𝑡𝑟𝑎 − 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟 𝑛𝑜𝑑𝑒 (2.22)
(2.22) Công thức tính xác suất khi dhiện tại > dtrung bình với điều kiện Ei(r) > Tabsolute trong giao thức đề xuất
Nếu 𝐸𝑖(𝑟) ≤ 𝑇𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑒, thì
(2.23) Công thức tính xác suất khi dhiện tại > dtrung bình với điều kiện Ei(r) <= Tabsolute trong giao thức đề xuất
Với 𝑇𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑒 = 𝑧. 𝐸𝑜 [43]