基于Sink移動策略的無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network，WSN）中的“多對一”通信方式導致了靜態(tài)的Sink節(jié)點周圍的傳感器節(jié)點存在“熱區(qū)”問題，所以研究者們在WSN中引入移動因素，以緩解“熱區(qū)”問題。在基于移動Sink的無線傳感器網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)收集方式與Sink移動策略直接影響網(wǎng)絡的整體性能，因此，設計一種有效的Sink移動策略，高效的進行數(shù)據(jù)收集，能均衡節(jié)點能耗以緩解網(wǎng)絡“熱區(qū)”問題，縮短移動Sink遍歷網(wǎng)絡的周期，減少數(shù)據(jù)收集

2、時延，成為WSN研究的重要問題之一。
　　本文在研究了基于移動 Sink的無線傳感器網(wǎng)絡的基本結(jié)構(gòu)的基礎上，分析了節(jié)點能量、節(jié)點采集數(shù)據(jù)量和Sink移動策略對基于移動Sink無線傳感器網(wǎng)絡性能的影響，并以節(jié)點能量和采集數(shù)據(jù)量為設計Sink移動策略的關鍵因子，為移動Sink節(jié)點設計一種有效的移動策略以優(yōu)化網(wǎng)絡性能。
　　為了緩解無線傳感器網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點分布不均勻、傳感器節(jié)點感知數(shù)據(jù)量不同而造成能耗不均衡、“熱區(qū)”等問題，提出

3、了基于雙鏈遺傳算法的移動Sink路徑規(guī)劃算法。首先，通過監(jiān)測區(qū)域網(wǎng)格化，在每個網(wǎng)格內(nèi)分布若干個移動 Sink候選訪問站點，Sink在每個網(wǎng)格中選擇一個站點停留收集網(wǎng)格中節(jié)點數(shù)據(jù)。然后，分析所有傳感器節(jié)點的生命周期與Sink站點選擇的關系，建立權(quán)衡網(wǎng)絡生命周期和Sink移動路徑的優(yōu)化模型。最后，使用雙鏈遺傳算法規(guī)劃移動 Sink遍歷網(wǎng)格的順序和選擇每網(wǎng)格中移動Sink訪問站點，得到移動Sink節(jié)點遍歷所有網(wǎng)格收集數(shù)據(jù)的路徑。仿真結(jié)果表明，

4、該算法能很好地均衡節(jié)點能耗與緩解“熱區(qū)”問題，延遲網(wǎng)絡壽命。
　　針對基于雙鏈遺傳算法的移動 Sink路徑規(guī)劃算法的網(wǎng)絡模型求解困難問題與遺傳算法時間復雜度較大問題，提出了基于 Floyd算法的移動 Sink路徑選擇算法。該算法簡化了網(wǎng)絡模型，基于此簡化網(wǎng)絡模型建立了相關的數(shù)學模型，在此基礎上根據(jù)Floyd算法對數(shù)學模型在進行簡化，并且易于求解。仿真結(jié)果表明，基于雙鏈遺傳算法的移動Sink路徑規(guī)劃算法與基于Floyd算法的移動Si