能量异构的无线传感器网络节点协作传输策略研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:charleshuangjing
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无线传感器网络应用领域广阔,具有低成本、动态拓扑性强等特点,其研究应用越来越受关注。由于成本、体积等限制,传感器节点能量有限,如何从各方面有效降低能耗,延长网络生命周期,一直是无线传感器网络的研究重点。而在网络总能耗中,无线传输能耗占了很大一部分比例,而将虚拟MIMO (多输入多输出)传输方式应用于无线传感器网络中,将比普通传输方式更为有效地降低传输能耗。对虚拟MIMO的研究主要集中在节点协作传输策略的设计和能量消耗、系统容量等方面的研究,而以往大部分协作传输策略研究都是针对于同构网络,对异构无线传感器网络的研究更为贴近现实。现有传输策略在虚拟MIMO传输的设计、簇头及协作节点的选择上依然存在不足,本文针对这些不足之处,提出了能量有效的基于异构无线传感器网络的节点协作传输策略。本文的主要贡献在于以下几个方面:(1)对虚拟MIMO原理进行研究,对簇间虚拟MIMO的传输方式进行设计,在编码、转发、合并和译码等方式上,选择更为适合无线传感器网络的方法。并对普通传输方式与虚拟MIMO传输方式的能耗进行分析,对网络中各节点能耗进行建模分析。(2)针对能量异构的无线传感器网络,提出了一个能量更为有效的节点协作传输策略——ASVM(Advanced SEP and Virtual MIMO)策略。该策略结合适应于能量异构的分簇算法SEP协议和虚拟MIMO传输方式,并在其基础上进行改进。在分簇阶段,由能量无限的sink节点收集各节点信息,并对其进行分簇,在簇头和协作节点的选择上,考虑到了高级节点应具备更大概率以及剩余能量和距离等因素,使得网络能量得到均衡。在传输阶段,采用普通传输和虚拟MIMO传输相结合的传输方式,选择能耗较小的方式进行传输。结果表明,该策略在减少能耗、延长网络生命周期及提高信息接收量方面具有较大优势。
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