基于空間相關(guān)性和運(yùn)動(dòng)Sink的事件驅(qū)動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能策略研究.pdf

1、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)部署、自組織的組網(wǎng)方式、能量有限的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、動(dòng)態(tài)變化的無(wú)線信道以及各種類型的流量模型和數(shù)據(jù)收集方式是傳感器網(wǎng)絡(luò)的固有特性。這些特性在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的同時(shí)，也會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)的整體性能。目前，對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界高度重視。特別是在大規(guī)模部署的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，如何設(shè)計(jì)專用的算法和協(xié)議來(lái)更好地節(jié)省能量、提高網(wǎng)絡(luò)整體性能已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文圍繞這一主題，在一些與節(jié)能和提高網(wǎng)絡(luò)性能密切相關(guān)的算法和協(xié)議方面展開(kāi)研究

2、。 本論文的主要工作和創(chuàng)新性成果包括： (1)基于鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)事件檢測(cè)的空間相關(guān)性，提出了一種能量?jī)?yōu)化的傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議在對(duì)能量?jī)?yōu)化的傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究方面，綜述了目前國(guó)內(nèi)外在隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)模式方面所做的主要研究工作。論文基于現(xiàn)有研究成果，結(jié)合節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量以及數(shù)據(jù)之間存在的空間相關(guān)性，在代表節(jié)點(diǎn)的篩選策略方面開(kāi)展研究，提出了一種滿足服務(wù)質(zhì)量要求、能量?jī)?yōu)化的傳感器網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量

3、賦予節(jié)點(diǎn)在接入共享信道時(shí)的不同優(yōu)先權(quán)，同時(shí)抑制低質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)送。從而在滿足服務(wù)質(zhì)量要求的前提下，通過(guò)盡可能地降低網(wǎng)絡(luò)通信量來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。 (2)綜合空間相關(guān)性與混合MAC協(xié)議設(shè)計(jì)，提出了一種能量?jī)?yōu)化的傳感器網(wǎng)絡(luò)混合MAC協(xié)議研究發(fā)現(xiàn)，在事件感知區(qū)域的不同信噪比子區(qū)域采取不同MAC機(jī)制能提高對(duì)源信號(hào)重建的性能。論文綜述了目前國(guó)內(nèi)外在混合MAC協(xié)議設(shè)計(jì)方面所做的主要研究工作。在基于空間相關(guān)性MAC協(xié)議的工作基礎(chǔ)上，結(jié)合上述

4、研究成果，提出了一種混合MAC協(xié)議。該協(xié)議將整個(gè)事件感知區(qū)域劃分為三個(gè)子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域采用不同的信道接入方式。其設(shè)計(jì)思想也是希望盡可能地減少需要發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，以達(dá)到降低能耗的目的。 (3)在對(duì)運(yùn)動(dòng)單點(diǎn)信號(hào)源的估計(jì)過(guò)程中綜合考慮信號(hào)采樣的空間相關(guān)性因素，提出了一種能量?jī)?yōu)化的運(yùn)動(dòng)單點(diǎn)信號(hào)源重建算法在信號(hào)處理領(lǐng)域，通過(guò)數(shù)據(jù)采樣來(lái)估計(jì)原始信號(hào)的一組參數(shù)值是一個(gè)經(jīng)典問(wèn)題?，F(xiàn)有對(duì)移動(dòng)信號(hào)源的估計(jì)算法大都沒(méi)有綜合考慮采樣之間存在的

5、空間相關(guān)性，而目前基于空間相關(guān)性的研究成果往往難以擴(kuò)展到移動(dòng)信號(hào)源的環(huán)境。論文針對(duì)現(xiàn)有工作的不足，提出了一種基于空間相關(guān)性、能量?jī)?yōu)化的運(yùn)動(dòng)單點(diǎn)信號(hào)重建算法。該算法通過(guò)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)以及確定需要發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的最佳距離來(lái)降低網(wǎng)絡(luò)通信量。 (4)針對(duì)事件驅(qū)動(dòng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，提出了一種基于運(yùn)動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)的能量保護(hù)策略在事件驅(qū)動(dòng)類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，位于事件感知區(qū)域之外的節(jié)點(diǎn)的能量主要耗費(fèi)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)上。直觀而言，匯聚節(jié)點(diǎn)離事件區(qū)域越遠(yuǎn)，需要轉(zhuǎn)