无线传感器网络分簇及唤醒技术研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:longerken
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的快速发展得益于微电子技术、无线网络技术及传感技术等先进技术的不断进步。无线传感器网络由部署在监测区域内大量的传感器节点组成,传感器节点(Sensor Node)具有微型化、廉价、低功耗等特点,并具备一定的计算、通信、存储、移动的能力,它们通过单跳(Single Hop)或者多跳(Multi Hop)的自组织方式组成通信网络。传感节点在无人值守的情况下,感知并收集监测目标的信息,进一步生成数据处理数据,最终将监测信息传送给监测者。传感器节点通常采用能量有限的电池供电的方式提供能量,因此如何减少传感器节点的能量消耗一直是无线传感器网络研究的热点。在阅读大量文献的基础上发现,优化的拓扑结构对延长网络寿命具有重要作用。本文以LEACH算法为基础,针对移动目标监测,提出了一种具有能量高效的成簇型拓扑控制算法(Energy-Efficient clustering Topology ControlAlgorithm,EETCA)。首先,构建具有基本拓扑结构的网络模型,在保证网络连通的前提下,降低重叠度。簇头的选取过程综合考虑节点前一轮的剩余能量和使用能量,分三步:竞争候选簇头节点、候选簇头竞选簇头节点以及簇头节点建立,最终确定簇头及簇结构。通过仿真实验,从网络中节点能量消耗百分比和网络持续时间两方面,对比经典算法,相比以往的簇头选取策略,网络寿命延长30%多。在具有以上簇结构的基础上,提出具有启发机制的唤醒休眠策略。通过对监测目标在不同时刻的位置信息、运动状态以及监测目标的影响范围,对监测目标的运动趋势予以分析预测,依据运动趋势,划分不同的节点区域。结合层次型拓扑控制,有效节省传感器节点的剩余能量,达到延长网络寿命的目的。通过仿真实验,分析数据,相比未采用唤醒休眠策略前,网络生存时间有效延长20%。
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