本文關(guān)鍵詞：具有多種通信方式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2011年

基于移動Sink的無線傳感網(wǎng)絡(luò)能量高效的數(shù)據(jù)收集算法研究

潘文虎  

【摘要】：無線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)是目前國際前沿領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),綜合了傳感器、嵌入式以及無線通訊等技術(shù),具有廣泛的應(yīng)用前景。無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來說,能量、存儲及通信能力都比較有限。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一個關(guān)鍵問題就是如何有效均衡各個傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗,延長整個網(wǎng)絡(luò)的生命周期。經(jīng)典無線傳感網(wǎng)絡(luò)Sink節(jié)點(diǎn)是固定不動的,節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)多跳傳輸?shù)絊ink節(jié)點(diǎn),距離Sink節(jié)點(diǎn)較近的節(jié)點(diǎn)因轉(zhuǎn)發(fā)較多的數(shù)據(jù),能量很快耗盡,導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)過早死亡,出現(xiàn)能量空洞現(xiàn)象。最近幾年研究者提出了在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中引入節(jié)點(diǎn)的移動性,并驗(yàn)證它的有效性。研究人員從多個方面對移動性進(jìn)行研究：應(yīng)用方面,有一些實(shí)際部署的系統(tǒng)；理論方面,從能量及路由等方面進(jìn)行分析。 本文針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的移動Sink的應(yīng)用問題,從移動Sink高效數(shù)據(jù)收集和移動Sink網(wǎng)絡(luò)分簇兩方面進(jìn)行研究。 第一,提出了一種基于移動Sink的高效數(shù)據(jù)收集調(diào)度算法。MWSF算法解決移動Sink的調(diào)度問題, A*算法解決有障礙物的網(wǎng)絡(luò)中最短路徑問題。在上述算法的基礎(chǔ)上,針對算法的不足,提出新的數(shù)據(jù)收集算法,解決了MWSF算法中移動Sink由于障礙物無法直線移動的問題。同時利用單跳通信范圍,移動Sink不僅收集訪問的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),還收集單跳范圍內(nèi)其他傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),改進(jìn)了移動Sink的數(shù)據(jù)收集方式。仿真結(jié)果表明該算法可保證高效的數(shù)據(jù)收集。 第二,針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有限的計(jì)算能力和通信能力,要求設(shè)計(jì)良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?提高無線傳感網(wǎng)絡(luò)的性能。K-means算法是一種處理分簇問題的算法,能夠?qū)⒐?jié)點(diǎn)集合按照地理位置進(jìn)行劃分。本文提出基于K-means算法的分簇算法。該算法把K-means算法改進(jìn)引用到無線傳感網(wǎng)絡(luò)中。改進(jìn)主要體現(xiàn)在兩方面。一方面,無線傳感網(wǎng)絡(luò)的簇頭應(yīng)該由傳感器節(jié)點(diǎn)擔(dān)任,而傳統(tǒng)的K-means算法得到的簇頭是每個簇的中心位置,為此選擇距離其他簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)近的傳感器節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)。另一方面,傳感器節(jié)點(diǎn)的能量是有限的。因?yàn)榇仡^節(jié)點(diǎn)要轉(zhuǎn)發(fā)其他簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),簇頭節(jié)點(diǎn)要有較多的能量,所以能量低的傳感器節(jié)點(diǎn)不適合做簇頭,因此還要綜合考慮簇內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)的剩余能量。本文針對上述兩方面的問題,在選擇簇頭節(jié)點(diǎn)時對待選節(jié)點(diǎn)與簇內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)的距離以及待選節(jié)點(diǎn)的剩余能量進(jìn)行加權(quán),然后選擇加權(quán)和最小的節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)。改進(jìn)后的算法利用OMNET++進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果證明,改進(jìn)后的算法能夠有效地提高網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

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【引證文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：122301