無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)據(jù)管理與能耗研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是涉及多學科知識的新型網(wǎng)絡，綜合了傳感器技術、網(wǎng)絡技術與無線通信技術等，應用前景十分廣泛，是21世紀前沿新技術之一。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點能量有限，能量高效的數(shù)據(jù)管理和延長網(wǎng)絡壽命是該領域很多學者十分關注的問題。傳感器節(jié)點是一個獨立的計算和控制單元，能夠實現(xiàn)自身的數(shù)據(jù)管理，即數(shù)據(jù)感知、分析、轉發(fā)以及自身狀態(tài)的控制，或者是與其它節(jié)點協(xié)同完成數(shù)據(jù)管理。節(jié)點數(shù)據(jù)管理是無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理的組成部分，它與網(wǎng)絡拓撲結構

2、、節(jié)點自身特性以及節(jié)點感知數(shù)據(jù)密切相關。如何有效地管理節(jié)點數(shù)據(jù)對改善網(wǎng)絡能量效率和延長網(wǎng)絡壽命具有重要意義，目前國內(nèi)外尚缺乏無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)據(jù)管理技術的具體研究。
　　 通過對節(jié)點數(shù)據(jù)的有效管理，為查詢者提供可靠數(shù)據(jù)，減少通信中不必要的廣播能耗和數(shù)據(jù)轉發(fā)能耗，從而提高整個網(wǎng)絡能量利用率和延長網(wǎng)絡壽命。本文圍繞無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)據(jù)管理和能耗處理技術，著重從節(jié)點數(shù)據(jù)管理特點、網(wǎng)絡拓撲控制、節(jié)點分類管理和節(jié)點感知數(shù)據(jù)預測四個方面

3、進行了比較系統(tǒng)的研究，具體研究內(nèi)容如下：
　　 ①結合無線傳感器網(wǎng)絡及其節(jié)點的特性，討論了無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理與節(jié)點數(shù)據(jù)管理的關系。分析得到良好的拓撲管理，合理的節(jié)點感知數(shù)據(jù)處理和節(jié)點調(diào)度控制對節(jié)點數(shù)據(jù)管理與降低網(wǎng)絡能耗有著重要作用。最后討論了節(jié)點數(shù)據(jù)管理與能耗處理技術的主要研究內(nèi)容。
　　 ②分析了現(xiàn)有分簇算法的優(yōu)缺點，提出了基于參數(shù)優(yōu)化的分簇算法。以降低簇間通信能耗為目標，給出了簇間最優(yōu)單跳距離、分簇角與節(jié)點物理參

4、數(shù)和節(jié)點數(shù)目的關系；以減少簇頭更換頻率和降低簇內(nèi)廣播能耗為目標，提出了簇頭連續(xù)擔任本地控制中心直至其工作次數(shù)到達最優(yōu)值才被候選簇頭替換的簇內(nèi)數(shù)據(jù)收集機制。仿真結果表明所提分簇算法能夠有效降低簇內(nèi)、簇間通信能耗，并能顯著延長網(wǎng)絡壽命。
　　 ③利用節(jié)點的計算和分析功能，提出了基于感知數(shù)據(jù)綜合支持度的節(jié)點分類算法。簇頭利用誤差函數(shù)和模糊函數(shù)分析成員感知數(shù)據(jù)的關聯(lián)性，獲取節(jié)點感知數(shù)據(jù)綜合支持度，由此將成員節(jié)點劃分為沖突節(jié)點、補充節(jié)點和

5、可靠節(jié)點。針對休眠的節(jié)點，通過分析節(jié)點感知數(shù)據(jù)綜合支持度及其增量，給出了相應的休眠控制規(guī)則。針對具有高綜合支持度的冗余節(jié)點，給出了相應的調(diào)度規(guī)則以降低簇頭能耗和盡可能實現(xiàn)簇間節(jié)點能耗均衡。仿真結果表明算法能夠實現(xiàn)簇內(nèi)節(jié)點分類，降低簇內(nèi)數(shù)據(jù)收發(fā)量并能有效延長網(wǎng)絡壽命。
　　 ④以減少簇內(nèi)數(shù)據(jù)收發(fā)量為目標，提出了面向數(shù)據(jù)收集的節(jié)點數(shù)據(jù)預測算法。簇頭采用GM(1，1)預測模型和動態(tài)更新參數(shù)陣列的機制實現(xiàn)對部分成員感知數(shù)據(jù)的預測。針對簇