無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)能數(shù)據(jù)收集技術研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,WSNs)是目前國內外研究的熱點。通常情況下,傳感器節(jié)點由電池提供能量,故其能量有限;另外,節(jié)點部署在環(huán)境惡劣的地方,并且節(jié)點的數(shù)量十分龐大,通過人工方式更換電池是不容易也不實際的。因此,如何高效利用能量是無線傳感器網(wǎng)絡的重點研究問題之一。本文對無線傳感器網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)收集技術進行了較深入的研究,主要包括靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集技術和基于移動 sink的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收

2、集技術兩大部分內容。
　　如何在能量有限的情況下,通過設計合理的網(wǎng)絡拓撲和高效的數(shù)據(jù)收集算法,以期獲得更長的網(wǎng)絡壽命,是研究靜態(tài)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集需要面對的關鍵問題。針對這個問題,本文提出了一種適用于靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收集算法,稱為基于最小代價路徑的精確數(shù)據(jù)收集算法PDC-MCP。該算法借鑒了 Dijkstra算法的主要設計思想,并同時考慮鏈路代價和節(jié)點代價,傳感器節(jié)點逐一計算出到達 sink的最小代價路徑,待所有傳感器節(jié)點均計算

3、出到達 sink的路徑后,網(wǎng)絡拓撲被建立完成,便可進入穩(wěn)定數(shù)據(jù)收集階段。為評估 PDC-MCP算法的性能,本文將其與 Dijkstra算法和MAXLAT算法進行了仿真比較。仿真實驗結果表明,PDC-MCP算法在不同節(jié)點數(shù)和不同通信半徑情況下都能獲得更長的網(wǎng)絡壽命。
　　在引入移動sink的網(wǎng)絡中,由于sink的可移動性,其可移動到傳感器節(jié)點附近收集數(shù)據(jù),因此節(jié)點的通信能耗可很大程度地減少,從而有效延長網(wǎng)絡壽命。本文針對基于移動 s

4、ink的單跳模型提出一種適用于周期性數(shù)據(jù)收集的策略,稱為基于支配集和蟻群算法的數(shù)據(jù)收集策略DC-DSAC。該策略包括3個步驟:1)采用一種負載均衡的逆序啟發(fā)式算法快速選擇數(shù)據(jù)采集點集合;2)采用蟻群算法規(guī)劃sink的巡游路徑;3)sink沿已規(guī)劃好的路徑周期性訪問數(shù)據(jù)采集點,并單跳收集數(shù)據(jù)。為評估DC-DSAC策略的性能,本文將其與 Random策略進行了仿真比較。仿真實驗結果表明,DC-DSAC策略相比Random策略可獲得更長的網(wǎng)絡