基于移动Sink的无线传感器网络数据收集方案研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liongliong418
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近年来,随着“物联网”的兴起,无线传感器网络作为其核心技术之一,也成为当下世界范围内科研工作的一个热点。无线传感器网络是指将大量的无线传感器节点部署到给定的监测区域,传感器节点之间通过无线通信的方式自组织成一个无线网络系统。当节点采集到数据后,便按给定的方式通过无线传感器网络系统传递给用户,从而实现用户对监测区域的监测控制。无线传感器网络在军事国防、生物医疗、环境监测等许多领域都具有潜在的应用价值,被认为是21世纪产生巨大影响力的技术之一。数据收集是无线传感器网络的主要任务,因而无线传感器网络数据收集方案的研究一直是人们关注的重中之重。由于传统静态的无线传感器网络数据收集方案在节点能量消耗方面存在着种种缺陷(如“瓶颈”效应等),基于移动性的无线传感器网络数据收集方案成为目前研究的热点。然而,移动性的引入虽然可以有效解决静态无线传感器网络存在的许多难题,但节点的移动性导致网络拓扑和节点间链路的频繁变化,也使得数据传输的可靠性受到严重影响。据此,本文重点分析了基于移动Sink的无线传感器网络的特点,基于DDRP协议提出了一种高可靠性的数据收集方案——HRDG-MS。DDRP协议是一种基于数据驱动的无线传感器网络数据收集方案,它可以有效的降低网络开销。但分析发现,DDRP在解决网络有效性的同时,却忽略了无线传感器网络另一个重要指标——可靠性。因而,本文基于DDRP协议提出了一种兼具低网络开销和高可靠性的数据收集方案HRDG-MS。HRDG-MS方案对基于数据驱动的收集方案进行了重新设计,并针对丢包率(可靠性)问题从静态和动态两方面下手,提出了三种有效的解决方案。通过动静结合的方式,HRDG-MS有效的提高了网络数据传输的可靠性。在静态方面,本文提出了一种综合考虑节点缓存队列长度、剩余能量和节点离开移动Sink的距离三种元素的负载均衡算法;在动态方面,本文提出了No-Route-Buffer机制和自适应BEACON报文发送间隔策略两种解决方案。仿真结果表明,HRDG-MS与DDRP协议具有同样低水平网络开销,但在可靠性方面,HRDG-MS与DDRP相比具备明显的优势。
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