本文關(guān)鍵詞：面向能耗均衡的無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)聚合技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)聚合 非均勻分簇 能耗均衡

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具有感知、計算和通信能力的節(jié)點組成。通過先進的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,這些節(jié)點設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)空間連通到了現(xiàn)實的物理世界。這種連通的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)會尋求并且利用任何可能的通信路徑在節(jié)點之間通過多跳來尋找其目的節(jié)點,通過這些節(jié)點之間的互聯(lián)互通,無線傳感網(wǎng)能夠傳輸例如溫度,聲音,圖像等許多數(shù)據(jù),因此具有廣泛的應(yīng)用前景。但節(jié)點體積很小,從而限制了其電池容量、存儲空間和計算處理能力,而現(xiàn)代無線傳感網(wǎng)內(nèi)收集到的信息處理要求高、數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)類型也不相同,因此在數(shù)據(jù)傳輸過程中引入數(shù)據(jù)聚合技術(shù)以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量,在層簇式數(shù)據(jù)傳輸過程中保持每層或每簇能耗均衡來延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。距離基站越遠,節(jié)點把數(shù)據(jù)傳回基站消耗的能量越大,其生命周期就越短。針對這個問題,本文首先將節(jié)點按照距離基站的遠近分成內(nèi)外兩個區(qū)域。內(nèi)區(qū)域間節(jié)點向上逐層聚合并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),最終由頂層節(jié)點聚合完所有數(shù)據(jù)后把信息發(fā)給基站。此方法可以避免分簇數(shù)據(jù)聚合中所有簇頭節(jié)點直接傳輸數(shù)據(jù)給基站所造成的能量代價高的缺點;外區(qū)域分成非均勻大小的簇,每個簇由簇頭收集數(shù)據(jù)后逐層向上聚合轉(zhuǎn)發(fā)。該方法可避免距離基站較遠處的簇頭節(jié)點與基站直接通信的巨大能耗。仿真實驗表明,本方法同MTP算法和CDFUD算法相比,能夠較好地均衡各層能耗,有效節(jié)約總能量。其次,針對在混合無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)收集過程中由于數(shù)據(jù)類型的不同造成的收集效率低下,節(jié)點能耗不均等問題,提出一種新的收集協(xié)議。將網(wǎng)絡(luò)劃分為面積不相等的網(wǎng)格,在每個網(wǎng)格中引入主次簇頭分別構(gòu)建針對矢量和標量信息的數(shù)據(jù)收集路徑。實驗結(jié)果表明,同MTP、CDFUD等層簇式數(shù)據(jù)收集方法相比,本方法具備了較好的能耗均衡性和較長的網(wǎng)絡(luò)生存時間。
【關(guān)鍵詞】：混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)聚合 非均勻分簇 能耗均衡
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介9-10
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域10-13
• 1.2.1 軍事應(yīng)用10-11
• 1.2.2 環(huán)境應(yīng)用11
• 1.2.3 健康應(yīng)用11-12
• 1.2.4 家庭應(yīng)用12-13
• 1.3 課題的研究目的和實際意義13
• 1.4 研究內(nèi)容和研究目標13-14
• 1.4.1 研究目標13-14
• 1.4.2 研究內(nèi)容14
• 1.5 論文的創(chuàng)新點14-15
• 1.6 論文組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合技術(shù)概述17-23
• 2.1 數(shù)據(jù)聚合概念簡介17
• 2.2 數(shù)據(jù)聚合的作用17-18
• 2.3 數(shù)據(jù)聚合的分類18-19
• 2.3.1 根據(jù)數(shù)據(jù)聚合類型劃分18
• 2.3.2 根據(jù)數(shù)據(jù)的聚合層次劃分18-19
• 2.3.3 根據(jù)數(shù)據(jù)聚合處理方式劃分19
• 2.4 數(shù)據(jù)聚合的應(yīng)用19-20
• 2.5 基于數(shù)據(jù)聚合的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)20-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第三章 基于數(shù)據(jù)聚合的非均勻分簇且能耗均衡算法研究23-38
• 3.1 問題背景23
• 3.2 系統(tǒng)模型23-29
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)總體模型23-25
• 3.2.2 內(nèi)區(qū)域中的環(huán)形劃分25-27
• 3.2.3 基于非均勻分簇的外區(qū)域劃分27-29
• 3.3 網(wǎng)絡(luò)能耗分析29-32
• 3.3.1 內(nèi)區(qū)域中節(jié)點的能耗29-30
• 3.3.2 外區(qū)域中節(jié)點的能耗30-32
• 3.4 實驗結(jié)果與分析32-37
• 3.4.1 內(nèi)區(qū)域數(shù)據(jù)收集性能比較33-35
• 3.4.2 外區(qū)域算法比較35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 基于非均勻分簇的混合無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)收集方法研究38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)模型38-40
• 4.3 混合類型數(shù)據(jù)收集過程40-45
• 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分40-42
• 4.3.2 數(shù)據(jù)收集能耗分析42-45
• 4.4 實驗驗證與分析45-48
• 4.5 基于多路復用的數(shù)據(jù)收集方法48-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 總結(jié)50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻52-56
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文56-57
• 附錄2 攻讀碩士學位期間申請的專利57-58
• 附錄3 攻讀碩士學位期間參加的科研項目58-59
• 致謝59

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