無線傳感器網絡數據匯聚關鍵技術的研究.pdf

1、無線傳感器網絡(WSN)由部署在監(jiān)測區(qū)域的大量微型傳感器節(jié)點組成，并通過無線通信方式形成的一種多跳自組織的網絡系統，它能夠采集監(jiān)測區(qū)域數據，并通過匯聚節(jié)點將數據傳送至客戶端，從而達到對目標區(qū)域監(jiān)測的目的。由于無線傳感器節(jié)點能量嚴重受限，因此如何降低網絡能耗，提高網絡的生存周期已成為無線傳感器網絡研究的熱點。研究表明，無線傳感器網絡數據匯聚算法對網絡性能有很大影響，設計有效的數據匯聚算法可以延長網絡生存周期。
　　本文針對無線傳感器

2、網絡數據匯聚算法展開深入的研究，在分析了現有匯聚算法優(yōu)缺點的基礎上，針對網絡能耗不均衡的問題，從靜止無線傳感器網絡和基于移動sink的無線傳感器網絡兩方面進行了研究:
　　(1)針對靜止的無線傳感器網絡，提出了一種能量有效的分簇數據匯聚路由算法LEACH-EM。該算法在簇首選舉時，將能量因素、網絡拓撲結構作為選擇簇首的依據，并加入對閾值公式的約束，使選出的簇首更合理且在數輪之后閾值不會過低;在簇形成階段，對節(jié)點加入簇的方式進行分析

3、，節(jié)點選擇使網絡通信能耗最小的簇頭加入;在簇間數據傳輸階段，提出一種改進權值的數據匯聚樹的形成方法，通過多跳數據傳輸來均衡網絡能耗。
　　(2)針對基于移動sink的無線傳感器網絡，提出了基于RP節(jié)點的數據匯聚算法DCRP。該算法可以分為RP(Rendezvous Point)節(jié)點選舉、網格內數據匯聚和移動sink路徑優(yōu)化三個階段。由于RP節(jié)點的位置直接影響移動sink的路徑，所以在RP節(jié)點選舉階段，通過劃分網格并根據節(jié)點能量和網

4、絡拓撲選擇RP節(jié)點，使選舉出的RP節(jié)點數量合理且盡量靠攏;在網格內數據匯聚階段，針對RP節(jié)點的位置特點，設計二級簇結構，減少遠距離節(jié)點在網格內的數據傳輸能耗;最后利用模擬退火算法計算出遍歷RP節(jié)點的最優(yōu)路徑，并將TSP問題轉化為TSPN問題進一步縮短移動sink的數據收集時間。
　　仿真結果表明，本文提出的針對靜止無線傳感器網絡的數據匯聚路由算法能夠較好的延長網絡生存周期，針對基于移動sink的無線傳感器網絡提出的算法能夠在均衡網