無線傳感器網(wǎng)絡(luò)利用部署在監(jiān)控環(huán)境中的節(jié)點監(jiān)測不同區(qū)域位置用戶需求的目標(biāo)信息,最終向用戶反饋相關(guān)數(shù)據(jù)信息,目前被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療監(jiān)護(hù)和戰(zhàn)場偵察等領(lǐng)域。節(jié)點通常使用電池供電,自身的電量受限,節(jié)點通常被安放在一些危險復(fù)雜,人工難以接近的環(huán)境中,并且需要進(jìn)行長時間地工作。當(dāng)電池的電量被用完時,節(jié)點就會死亡從整個網(wǎng)絡(luò)中下線。因此,節(jié)點自身的能量效率成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中急需解決的問題。針對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能量消耗不平衡的問題,本文提出一種基于數(shù)據(jù)相似度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點調(diào)度算法,該算法主要由能耗平衡的分布式非均勻分簇算法和基于數(shù)據(jù)相似度的節(jié)點休眠調(diào)度策略兩部分構(gòu)成。本文的主要內(nèi)容如下:首先,提出了一種能耗平衡的分布式非均勻分簇算法。針對網(wǎng)絡(luò)中不同地域位置的節(jié)點能量消耗不平衡的問題,算法為不同區(qū)域位置的節(jié)點設(shè)置相應(yīng)的競爭半徑,處于不同區(qū)域的節(jié)點需要根據(jù)節(jié)點到Sink的距離、自身當(dāng)前的能量水平以及鄰居節(jié)點的密度來設(shè)置自身相應(yīng)的競爭半徑。在節(jié)點的競爭半徑范圍內(nèi),每個節(jié)點比較自身與其鄰居節(jié)點的簇頭競選權(quán)值,選擇最大權(quán)值對應(yīng)的節(jié)點成為最終的簇頭,普通節(jié)點根據(jù)收到的鄰居節(jié)點的競選權(quán)值情況,加入到權(quán)值最大的節(jié)點形... 

【文章來源】：遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

WSN體系結(jié)構(gòu)示意圖

第2章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其休眠調(diào)度機(jī)制6圖2-1WSN體系結(jié)構(gòu)示意圖傳感器是一種廉價且使用功率較低的小型設(shè)備，其主板芯片中所搭載的各種硬件功能都是有限的，所以這就要求人們需要根據(jù)實際監(jiān)控環(huán)境的需求，在主板上鑲嵌相應(yīng)功能的硬件來監(jiān)控相關(guān)目標(biāo)。在實際的應(yīng)用中，一個節(jié)點往往會搭載多種不同功能的硬件，所以節(jié)點一般并不會局限于單一種數(shù)據(jù)的監(jiān)測。例如在溫室環(huán)境的監(jiān)控中，人們通常會選擇同時具有溫度、濕度、光照強(qiáng)度的傳感器節(jié)點來進(jìn)行監(jiān)控，那么節(jié)點就可以同時監(jiān)測這三種類型的數(shù)據(jù)。由于功能越強(qiáng)大的硬件構(gòu)造越復(fù)雜，相應(yīng)的體積也越大，然而傳感器的主板容量制約了這些具有高級處理功能的硬件的鑲嵌。節(jié)點通常具備的最基礎(chǔ)的功能是收集數(shù)據(jù)以及收發(fā)數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)需求，有些節(jié)點可能僅負(fù)責(zé)采集和發(fā)送數(shù)據(jù)，而有些節(jié)點不僅要完成以上工作，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)工作。節(jié)點的結(jié)構(gòu)通常比較復(fù)雜，具有不同功能的節(jié)點結(jié)構(gòu)存在些許差別。但是所有的節(jié)點都會具有四類基礎(chǔ)模塊，分別是數(shù)據(jù)的收集模塊、處理模塊、通信模塊以及提供節(jié)點工作所需能量的能源供給模塊[22-23]。節(jié)點的相關(guān)結(jié)構(gòu)，如圖2-2所示。圖2-2節(jié)點相關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

第2章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其休眠調(diào)度機(jī)制7各模塊間相互協(xié)調(diào)，共同支撐起整個節(jié)點的正常運(yùn)行。一旦這些模塊中的某一種發(fā)生故障，那么節(jié)點就無法正常地工作。各基礎(chǔ)模塊的具體功能如下：（1）收集模塊。主要負(fù)責(zé)收集監(jiān)控環(huán)境中的監(jiān)測目標(biāo)的相關(guān)信息，并且需要對收集到的信息進(jìn)行模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換。（2）處理模塊。主要由數(shù)據(jù)的處理功能以及數(shù)據(jù)的融合功能兩部分組成，負(fù)責(zé)將節(jié)點收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理然后存儲。當(dāng)節(jié)點需要轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點的數(shù)據(jù)時，則需要根據(jù)實際的需求，選擇是否要將該數(shù)據(jù)與節(jié)點自身的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理。（3）通信模塊。主要負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)協(xié)議以及通信傳輸方式發(fā)往相關(guān)目標(biāo)節(jié)點。（4）能源供給模塊。主要是為節(jié)點進(jìn)行正常工作提供所必需的能量。節(jié)點由于受到體積和使用環(huán)境的制約，無法使用大型電源或者是可充電的電源供電，一般都是使用小型的鋰電池提供能量，有些微型化的節(jié)點更是使用紐扣電池來供能，因此節(jié)點自身所能負(fù)載的電量是極其有限的。節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、處理以及無線通信時都需要消耗能量，其中進(jìn)行無線通信時的能量消耗是最高的。節(jié)點的無線通信可細(xì)化分四項功能：發(fā)送、接收、空閑偵聽以及休眠功能，所以又可以將通信時的能耗細(xì)劃分為上述四種功能所對應(yīng)的能耗。節(jié)點各個模塊的能量消耗，如圖2-3所示。圖2-3節(jié)點各模塊能量消耗示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點睡眠調(diào)度機(jī)制研究[J]. 譚長庚,肖淵,王建新.  計算機(jī)科學(xué). 2008(05)

博士論文
[1]基于分簇結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由協(xié)議研究[D]. 楊柳.重慶大學(xué) 2016
[2]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王偉.華中科技大學(xué) 2011

碩士論文
[1]WSN休眠調(diào)度算法研究[D]. 索龍翔.吉林大學(xué) 2014
[2]低占空比傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延保障策略研究[D]. 胡真.浙江工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：2916449