基于移動(dòng)sink的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集模式都是假設(shè)基站(sink)是靜止不動(dòng)的，這樣，基站周圍的節(jié)點(diǎn)將擔(dān)負(fù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有負(fù)載，成為網(wǎng)絡(luò)性能的瓶頸，從而縮短了網(wǎng)絡(luò)的壽命。隨后發(fā)展的有分簇和樹路由等機(jī)制，通過多跳的方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥芰扛嗷螂x根節(jié)點(diǎn)更近的節(jié)點(diǎn)，最后再傳輸給基站，但仍然存在著能耗不均衡的問題;這促進(jìn)了傳感器網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)sink方式的發(fā)展。
　　 本文首先介紹傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn)、挑戰(zhàn)和應(yīng)用，然后描述傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)該研

2、究所提出的各種數(shù)據(jù)收集方法進(jìn)行分析和總結(jié)。本文以單跳收集數(shù)據(jù)和只有一個(gè)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)為主要研究對(duì)象，詳細(xì)介紹了現(xiàn)有的sink節(jié)點(diǎn)沿往復(fù)路線移動(dòng)的數(shù)據(jù)收集方法的原理。然后，本文對(duì)基于移動(dòng)sink的數(shù)據(jù)收集方法中的移動(dòng)路線進(jìn)行了優(yōu)化。提出一種基于環(huán)形移動(dòng)路線的低時(shí)延數(shù)據(jù)收集方法-LDCR(a Low-Delay data Collectionapproach based on Ring-like routes)，對(duì)原有的往復(fù)路

3、線進(jìn)行改善，使移動(dòng)路線從一條沿原路返回的路線變?yōu)榭梢匝h(huán)移動(dòng)的封閉環(huán)形曲線;并針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和移動(dòng)路線提出了設(shè)計(jì)方案并給出了理論分析和證明。由于路線的優(yōu)化，使得原方案中路線兩端的傳感器節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)分組可以避免長時(shí)間不能和sink節(jié)點(diǎn)通信的情況，能夠盡快得到傳輸，從而減少數(shù)據(jù)分組的平均端到端時(shí)延和存儲(chǔ)開銷。利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對(duì)該數(shù)據(jù)收集方法和沿往復(fù)路線移動(dòng)的方法進(jìn)行仿真和比較。理論分析和仿真結(jié)果均表明，LDCR在分組平均端到端

4、時(shí)延、節(jié)點(diǎn)緩存占用、分組傳遞成功率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量等方面的性能得到整體提升。接著本文研究了sink節(jié)點(diǎn)的停留機(jī)制和HELLO消息發(fā)送機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)收集方法的影響;并在此基礎(chǔ)上提出一種高效的數(shù)據(jù)收集方法-HEDC(High-Efficiency DataCollection)。HEDC通過減小sink節(jié)點(diǎn)靜止之后的等待時(shí)間最短門限值，使得sink節(jié)點(diǎn)減少不必要的停留;而且每次當(dāng)sink節(jié)點(diǎn)開始靜止的時(shí)候，立即發(fā)送一個(gè)HELLO消息通知傳感器節(jié)點(diǎn)傳