移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)高效數(shù)據(jù)收集機(jī)制研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將互聯(lián)網(wǎng)從虛擬世界延伸到物理世界,能滿足人們對(duì)“無處不在”的網(wǎng)絡(luò)的需求,具有廣泛的應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,匯聚點(diǎn)(sink點(diǎn))周圍的節(jié)點(diǎn)由于需要轉(zhuǎn)發(fā)更多的數(shù)據(jù)常導(dǎo)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(dòng)性方案使得全網(wǎng)能量消耗在更多的節(jié)點(diǎn)之間均衡。根據(jù)移動(dòng)主體的不同,移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以分為sink移動(dòng)和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)兩類,二者的應(yīng)用場(chǎng)景不同,“移動(dòng)性”在其中所處的地位也不同,研究的主要對(duì)象和方法需要區(qū)分對(duì)

2、待。
　　 本文重點(diǎn)研究了如何利用sink移動(dòng)性來提升傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集性能,還研究了節(jié)點(diǎn)移動(dòng)場(chǎng)景中的機(jī)會(huì)數(shù)據(jù)收集問題,主要研究貢獻(xiàn)和創(chuàng)新性工作包括:
　　 (1)提出了一套時(shí)延受限傳感器網(wǎng)絡(luò)中sink移動(dòng)路徑優(yōu)化選擇機(jī)制。以滿足時(shí)延要求和最小化網(wǎng)絡(luò)整體能耗為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)sink路徑選擇最優(yōu)化問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；根據(jù)sink移動(dòng)軌跡選擇是否受道路基礎(chǔ)設(shè)施等限制,分別在軌跡受限和軌跡不受限兩種場(chǎng)景下對(duì)最優(yōu)化問題進(jìn)行分析和建

3、模,提出了一套sink移動(dòng)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(luò)中重疊通信時(shí)間分配機(jī)制。針對(duì)兩點(diǎn)重疊的簡(jiǎn)單場(chǎng)景和多點(diǎn)重疊的復(fù)雜場(chǎng)景,對(duì)基于數(shù)據(jù)量均衡的重疊時(shí)間優(yōu)化分配問題進(jìn)行分析和建模,使得來自各傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感信息量方差最小,利于從應(yīng)用層面對(duì)所監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行有效評(píng)估；設(shè)計(jì)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(kuò)散機(jī)制來控制各節(jié)點(diǎn)的信息采集。
　　 (3)針對(duì)sink軌跡固定傳感器網(wǎng)絡(luò),分

4、析了確保全網(wǎng)數(shù)據(jù)收集量最大化的前提下進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)性能(全網(wǎng)能耗或網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間)的優(yōu)化問題并進(jìn)行建模,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的傳輸目的地選擇機(jī)制和數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制,給出了具有可擴(kuò)展性的通信協(xié)議以支持所提數(shù)據(jù)收集機(jī)制。
　　 (4)從如何延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間出發(fā),設(shè)計(jì)了一種節(jié)點(diǎn)移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量感知機(jī)會(huì)路由算法。其中定義了反映節(jié)點(diǎn)移動(dòng)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(gè)數(shù),避免了在消息副本散布階段的盲目性,提高了