移動傳感器網(wǎng)絡高效數(shù)據(jù)收集機制研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡將互聯(lián)網(wǎng)從虛擬世界延伸到物理世界,能滿足人們對“無處不在”的網(wǎng)絡的需求,具有廣泛的應用前景。在傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡中,匯聚點(sink點)周圍的節(jié)點由于需要轉(zhuǎn)發(fā)更多的數(shù)據(jù)常導致能量過早耗盡,容易形成能耗瓶頸。為此,人們提出各種移動性方案使得全網(wǎng)能量消耗在更多的節(jié)點之間均衡。根據(jù)移動主體的不同,移動傳感器網(wǎng)絡可以分為sink移動和節(jié)點移動兩類,二者的應用場景不同,“移動性”在其中所處的地位也不同,研究的主要對象和方法需要區(qū)分對

2、待。
　　 本文重點研究了如何利用sink移動性來提升傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收集性能,還研究了節(jié)點移動場景中的機會數(shù)據(jù)收集問題,主要研究貢獻和創(chuàng)新性工作包括:
　　 (1)提出了一套時延受限傳感器網(wǎng)絡中sink移動路徑優(yōu)化選擇機制。以滿足時延要求和最小化網(wǎng)絡整體能耗為優(yōu)化目標,對sink路徑選擇最優(yōu)化問題進行數(shù)學建模；根據(jù)sink移動軌跡選擇是否受道路基礎設施等限制,分別在軌跡受限和軌跡不受限兩種場景下對最優(yōu)化問題進行分析和建

3、模,提出了一套sink移動軌跡優(yōu)化選擇方法。
　　 (2)給出了一種sink軌跡固定傳感器網(wǎng)絡中重疊通信時間分配機制。針對兩點重疊的簡單場景和多點重疊的復雜場景,對基于數(shù)據(jù)量均衡的重疊時間優(yōu)化分配問題進行分析和建模,使得來自各傳感器節(jié)點的傳感信息量方差最小,利于從應用層面對所監(jiān)測信息進行有效評估；設計了基于兩階段的數(shù)據(jù)通信協(xié)議,利用數(shù)據(jù)采集量擴散機制來控制各節(jié)點的信息采集。
　　 (3)針對sink軌跡固定傳感器網(wǎng)絡,分

4、析了確保全網(wǎng)數(shù)據(jù)收集量最大化的前提下進一步提升網(wǎng)絡性能(全網(wǎng)能耗或網(wǎng)絡生存時間)的優(yōu)化問題并進行建模,設計了相應的傳輸目的地選擇機制和數(shù)據(jù)傳輸機制,給出了具有可擴展性的通信協(xié)議以支持所提數(shù)據(jù)收集機制。
　　 (4)從如何延長網(wǎng)絡生存時間出發(fā),設計了一種節(jié)點移動傳感器網(wǎng)絡的能量感知機會路由算法。其中定義了反映節(jié)點移動速度和剩余能量的綜合效用函數(shù),利用效用函數(shù)來分配消息交互雙方的消息副本個數(shù),避免了在消息副本散布階段的盲目性,提高了