本文關(guān)鍵詞：基于低時延和能量有效的WSN數(shù)據(jù)收集機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)得到廣泛的應(yīng)用,數(shù)據(jù)收集是無線傳感網(wǎng)絡(luò)最基本的操作之一,是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ),因此,設(shè)計性能良好且滿足用戶需求的數(shù)據(jù)收集機制具有重要意義。一些對時間敏感的應(yīng)用要求節(jié)點感知的數(shù)據(jù)必須盡快地傳送給匯聚節(jié)點(sink),以便對事件進行及時處理,因此,有效利用節(jié)點能量以延長網(wǎng)絡(luò)壽命、減小數(shù)據(jù)收集時延是數(shù)據(jù)收集機制的兩個重要評價指標。本文主要針對影響數(shù)據(jù)收集時延的不同因素,對基于低時延和能量有效的WSN數(shù)據(jù)收集機制進行研究。本文具體研究內(nèi)容包括：首先,本文針對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)收集時延的影響,在已有的兩種特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,提出改進的低時延數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由多層簇組成,每個簇頭傳輸數(shù)據(jù)的時間段是不重疊且連續(xù)的。同時提出能量均衡的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建算法來構(gòu)建提出的低時延數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該算法根據(jù)節(jié)點到sink的距離來選擇簇頭,使小規(guī)模簇對應(yīng)的簇頭距sink較遠,大規(guī)模簇對應(yīng)的簇頭距sink較近,進而均衡網(wǎng)絡(luò)所有簇頭能耗。通過仿真表明,當數(shù)據(jù)壓縮比率r在[0.5,1]、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點個數(shù)在3到100之間變化時,本文提出的低時延數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比于已有的兩種特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在數(shù)據(jù)收集時延方面具有明顯優(yōu)勢；相比于已有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建算法,本文提出的能量均衡的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建算法在網(wǎng)絡(luò)生存期方面得到改善。其次,本文針對數(shù)據(jù)收集樹的高度對數(shù)據(jù)收集時延的影響,給出一種改進遺傳粒子群優(yōu)化算法來構(gòu)建一棵保證樹高限制且網(wǎng)絡(luò)總能耗最小的數(shù)據(jù)收集樹。該算法通過在遺傳粒子群算法中的初始化粒子階段和突變階段加入樹高受限的約束條件,使得粒子群中的所有粒子滿足數(shù)據(jù)收集樹高度限制。仿真表明,與有樹高約束的DL-DCT算法相比,本文給出的算法在保證樹高限制的前提下,降低7.76%的網(wǎng)絡(luò)總能量消耗。最后,本文針對TDMA鏈路調(diào)度表長度及鏈路調(diào)度順序?qū)?shù)據(jù)收集時延的影響、節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)換對節(jié)點能耗的影響,給出一種基于SINR干擾模型的低時延、高可靠和能量有效的數(shù)據(jù)收集機制。該機制分為兩個步驟：構(gòu)建一棵數(shù)據(jù)收集樹；對該數(shù)據(jù)收集樹上的鏈路進行鏈路調(diào)度和功率分配。基于已有的數(shù)據(jù)收集樹構(gòu)建算法,本文提出一種能量有效的鏈路調(diào)度和功率分配算法。該算法給需要多個時隙的鏈路分配連續(xù)時隙,減小收發(fā)節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)換次數(shù),同時優(yōu)先調(diào)度數(shù)據(jù)量小的鏈路,使每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點在收到數(shù)據(jù)時,當前IDMA幀有相應(yīng)的輸出鏈路時隙來轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)。仿真表明,與已有的數(shù)據(jù)收集機制相比,本文給出的低時延、高可靠和能量有效的數(shù)據(jù)收集機制在改善網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集時延、節(jié)點平均狀態(tài)轉(zhuǎn)換次數(shù)及網(wǎng)絡(luò)總能量消耗方面有明顯優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)收集 低時延 能量有效
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 縮略語11-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 課題背景12
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述12-14
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特征12-13
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用13-14
• 1.3 數(shù)據(jù)收集概述14-19
• 1.3.1 數(shù)據(jù)收集技術(shù)的評價指標15-17
• 1.3.2 應(yīng)用模式17
• 1.3.3 傳遞模式17-19
• 1.4 課題研究現(xiàn)狀19-25
• 1.5 論文的研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)25-26
• 第二章 基于時延有效的網(wǎng)絡(luò)拓撲架構(gòu)的數(shù)據(jù)收集機制研究26-40
• 2.1 引言26
• 2.2 系統(tǒng)模型和問題描述26-29
• 2.2.1 系統(tǒng)模型26-28
• 2.2.2 問題描述28-29
• 2.3 低時延數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)29-32
• 2.4 能量均衡的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建算法32-36
• 2.4.1 網(wǎng)絡(luò)能耗模型32
• 2.4.2 能量均衡的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建算法32-36
• 2.5 仿真實驗與性能分析36-39
• 2.5.1 實驗方法與參數(shù)36
• 2.5.2 實驗結(jié)果分析36-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第三章 基于收集樹高度受限的數(shù)據(jù)收集機制研究40-48
• 3.1 引言40
• 3.2 系統(tǒng)模型和問題描述40-41
• 3.2.1 系統(tǒng)模型40
• 3.2.2 問題描述40-41
• 3.3 改進遺傳粒子群算法41-45
• 3.3.1 粒子的編碼機制41
• 3.3.2 基于樹高受限的粒子群初始化41-43
• 3.3.3 基于樹高受限的粒子突變43-44
• 3.3.4 粒子的自我認知和社會經(jīng)驗44
• 3.3.5 粒子的更新公式44-45
• 3.4 仿真實驗與性能分析45-47
• 3.4.1 實驗方法及參數(shù)45
• 3.4.2 實驗結(jié)果分析45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于TDMA調(diào)度周期長度的數(shù)據(jù)收集機制研究48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 系統(tǒng)模型和問題描述48-52
• 4.2.1 系統(tǒng)模型48-50
• 4.2.2 問題描述50-52
• 4.3 基于TDMA的低時延和能量有效的數(shù)據(jù)收集機制52-55
• 4.3.1 數(shù)據(jù)收集樹構(gòu)建算法52-53
• 4.3.2 能量有效的TDMA鏈路調(diào)度和功率分配算法53-55
• 4.4 仿真實驗與性能分析55-58
• 4.4.1 實驗方法及參數(shù)55
• 4.4.2 實驗結(jié)果分析55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)和展望60-62
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 工作展望61-62
• 致謝62-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀碩士學位期間的研究成果70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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10 馬祖長,孫怡寧,梅濤;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述[J];通信學報;2004年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于低時延和能量有效的WSN數(shù)據(jù)收集機制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：321025