無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能數(shù)據(jù)收集技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。通常情況下,傳感器節(jié)點(diǎn)由電池提供能量,故其能量有限;另外,節(jié)點(diǎn)部署在環(huán)境惡劣的地方,并且節(jié)點(diǎn)的數(shù)量十分龐大,通過(guò)人工方式更換電池是不容易也不實(shí)際的。因此,如何高效利用能量是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)研究問(wèn)題之一。本文對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)收集技術(shù)進(jìn)行了較深入的研究,主要包括靜態(tài)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集技術(shù)和基于移動(dòng) sink的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收

2、集技術(shù)兩大部分內(nèi)容。
　　如何在能量有限的情況下,通過(guò)設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜透咝У臄?shù)據(jù)收集算法,以期獲得更長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)壽命,是研究靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集需要面對(duì)的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文提出了一種適用于靜態(tài)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集算法,稱(chēng)為基于最小代價(jià)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(shè)計(jì)思想,并同時(shí)考慮鏈路代價(jià)和節(jié)點(diǎn)代價(jià),傳感器節(jié)點(diǎn)逐一計(jì)算出到達(dá) sink的最小代價(jià)路徑,待所有傳感器節(jié)點(diǎn)均計(jì)算

3、出到達(dá) sink的路徑后,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔唤⑼瓿?便可進(jìn)入穩(wěn)定數(shù)據(jù)收集階段。為評(píng)估 PDC-MCP算法的性能,本文將其與 Dijkstra算法和MAXLAT算法進(jìn)行了仿真比較。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PDC-MCP算法在不同節(jié)點(diǎn)數(shù)和不同通信半徑情況下都能獲得更長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)壽命。
　　在引入移動(dòng)sink的網(wǎng)絡(luò)中,由于sink的可移動(dòng)性,其可移動(dòng)到傳感器節(jié)點(diǎn)附近收集數(shù)據(jù),因此節(jié)點(diǎn)的通信能耗可很大程度地減少,從而有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。本文針對(duì)基于移動(dòng) 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(chēng)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(gè)步驟:1)采用一種負(fù)載均衡的逆序啟發(fā)式算法快速選擇數(shù)據(jù)采集點(diǎn)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(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)采集點(diǎn),并單跳收集數(shù)據(jù)。為評(píng)估DC-DSAC策略的性能,本文將其與 Random策略進(jìn)行了仿真比較。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,DC-DSAC策略相比Random策略可獲得更長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)