基于移动Sink的无线传感网络能量高效的数据收集算法研究

发布时间：2016-09-24 20:09

  本文关键词：具有多种通信方式的无线传感器网络网关，，由笔耕文化传播整理发布。

《山东大学》 2011年

基于移动Sink的无线传感网络能量高效的数据收集算法研究

潘文虎  

【摘要】：无线传感网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是目前国际前沿领域的研究热点,综合了传感器、嵌入式以及无线通讯等技术,具有广泛的应用前景。无线传感网络节点相对传统网络节点来说,能量、存储及通信能力都比较有限。无线传感网络的一个关键问题就是如何有效均衡各个传感器节点的能量消耗,延长整个网络的生命周期。经典无线传感网络Sink节点是固定不动的,节点采集的数据经多跳传输到Sink节点,距离Sink节点较近的节点因转发较多的数据,能量很快耗尽,导致整个网络过早死亡,出现能量空洞现象。最近几年研究者提出了在无线传感网络中引入节点的移动性,并验证它的有效性。研究人员从多个方面对移动性进行研究：应用方面,有一些实际部署的系统；理论方面,从能量及路由等方面进行分析。 本文针对无线传感网络的移动Sink的应用问题,从移动Sink高效数据收集和移动Sink网络分簇两方面进行研究。 第一,提出了一种基于移动Sink的高效数据收集调度算法。MWSF算法解决移动Sink的调度问题, A*算法解决有障碍物的网络中最短路径问题。在上述算法的基础上,针对算法的不足,提出新的数据收集算法,解决了MWSF算法中移动Sink由于障碍物无法直线移动的问题。同时利用单跳通信范围,移动Sink不仅收集访问的传感器节点的数据,还收集单跳范围内其他传感器节点的数据,改进了移动Sink的数据收集方式。仿真结果表明该算法可保证高效的数据收集。 第二,针对无线传感网络节点有限的计算能力和通信能力,要求设计良好的网络拓扑,提高无线传感网络的性能。K-means算法是一种处理分簇问题的算法,能够将节点集合按照地理位置进行划分。本文提出基于K-means算法的分簇算法。该算法把K-means算法改进引用到无线传感网络中。改进主要体现在两方面。一方面,无线传感网络的簇头应该由传感器节点担任,而传统的K-means算法得到的簇头是每个簇的中心位置,为此选择距离其他簇内成员节点近的传感器节点作为簇头节点。另一方面,传感器节点的能量是有限的。因为簇头节点要转发其他簇内节点的数据,簇头节点要有较多的能量,所以能量低的传感器节点不适合做簇头,因此还要综合考虑簇内传感器节点的剩余能量。本文针对上述两方面的问题,在选择簇头节点时对待选节点与簇内其他节点的距离以及待选节点的剩余能量进行加权,然后选择加权和最小的节点作为簇头节点。改进后的算法利用OMNET++进行仿真。仿真结果证明,改进后的算法能够有效地提高网络的生命周期。

【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 袁训鑫;无线传感网络中基于移动Sink的路由算法研究[D];山东大学;2012年

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 段渭军;何戟;张倩;;无线传感器网络移动Sink网关系统的设计与实现[J];计算机应用研究;2007年03期

2 程龙;陈灿峰;马建;;无线传感器网络中多移动sink的选择策略[J];通信学报;2008年11期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 余贶琭;吴重庆;郭旋;王智;王拥军;;光纤气体传感网络的研究进展[J];半导体光电;2010年01期

2 蔡皓;冯仁剑;万江文;;具有多种通信方式的无线传感器网络网关[J];传感技术学报;2008年01期

3 胡国珍;王泉;魏旻;;基于ZigBee的工业无线网关研究[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年05期

4 王东方;齐小刚;;无线传感器网络解决能量空洞问题综述[J];计算机科学;2010年12期

5 洪勇;李平;;基于无线传感器网络相关性的信息安全防御机制[J];计算机应用;2013年02期

6 张希伟;沈琳;蒋益峰;;移动协助传感器网络中Sink的路径优化策略[J];通信学报;2013年02期

7 钟进发;许力;叶阿勇;黄晨钟;;基于虚拟信标节点的定位算法[J];计算机系统应用;2011年01期

8 李巧;刘枫;;基于WIA-PA的工业无线网关开发及实现[J];自动化仪表;2012年03期

9 孙朋;孙力娟;黄俊杰;王汝传;黄海平;;多网融合的无线传感器网络网关设计[J];网络安全技术与应用;2012年09期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 沈海澜;无线传感器网络数据查询关键技术研究[D];中南大学;2011年

2 余贶琭;基于吸收光谱法的光纤气体传感器及传感网络[D];北京交通大学;2011年

3 郑瑾;无线传感器网络分布式数据管理关键技术研究[D];中南大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 钟进发;无线传感器网络节点定位算法研究[D];福建师范大学;2010年

2 王东方;无线传感器网络中能量空洞问题研究与性能优化[D];西安电子科技大学;2011年

3 刘勇;铁路设施安全监控无线传感器网络拓扑与路由研究[D];中南大学;2011年

4 施毅;接入TD-SCDMA网络的无线传感器网络网关技术研究[D];南京邮电大学;2012年

5 潘思榕;煤矿井下WSN与Internet互联系统的设计与实现[D];沈阳航空航天大学;2011年

6 夏亮;无线传感器网络协作式MIMO技术及网关管理研究[D];南京理工大学;2012年

7 蔡皓;基于嵌入式系统的无线传感器网络网关设计与实现[D];北京邮电大学;2008年

8 邹韬;无线传感器网络网关节点的设计实现[D];大连海事大学;2010年

9 闵亮亮;面向环境监测的无线传感器网络网关软件设计与实现[D];中国地质大学;2010年

10 耿方;无线传感器网络在环境监测中的研究与应用[D];西安科技大学;2010年

【同被引文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 孙其博;刘杰;黎羴;范春晓;孙娟娟;;物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J];北京邮电大学学报;2010年03期

2 李成法;陈贵海;叶懋;吴杰;;一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议[J];计算机学报;2007年01期

3 段渭军;何戟;张倩;;无线传感器网络移动Sink网关系统的设计与实现[J];计算机应用研究;2007年03期

4 唐勇;周明天;张欣;;无线传感器网络路由协议研究进展[J];软件学报;2006年03期

5 沈波;张世永;钟亦平;;无线传感器网络分簇路由协议[J];软件学报;2006年07期

6 郑增威,吴朝晖;若干无线传感器网络路由协议比较研究[J];计算机工程与设计;2003年09期

7 程龙;陈灿峰;马建;;无线传感器网络中多移动sink的选择策略[J];通信学报;2008年11期

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李建中,李金宝,石胜飞;传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展[J];软件学报;2003年10期

2 王福豹,史龙,任丰原;无线传感器网络中的自身定位系统和算法[J];软件学报;2005年05期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩宾;黄玉清;;基于蓝牙的机器人传感网络设计[J];通信技术;2008年06期

2 张林林;王玉宝;樊晓宇;卢国伟;刘庆峰;;传感信号在接入网中传输的技术分析[J];光通信研究;2009年03期

3 王春媚;;石油化工行业危险源监控系统设计[J];科技信息;2011年19期

4 应杭艳,张迎新;传感数据库研究与应用[J];北京工商大学学报(自然科学版);2004年05期

5 姜新文,彭立宏;传感网络的一个分布式节能路由算法[J];计算机工程与科学;2005年07期

6 樊红朝;钱晋武;章亚男;沈林勇;;柔性曲面形状检测传感网络设计[J];光学精密工程;2008年06期

7 谭劲;陈晓竹;;通过软件证实提高传感网络再编程安全可靠性[J];系统工程与电子技术;2009年06期

8 余贶琭;吴重庆;郭旋;王智;王拥军;;光纤气体传感网络的研究进展[J];半导体光电;2010年01期

9 孙友伟;;基于公众通信网络平台的精确农业网络构成[J];西安邮电学院学报;2010年06期

10 陈祖荫;;用人工智能传感网络“测定”橙汁的风味[J];中国仪器仪表;1992年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 邹成武;黄伟;;基于无线传感网络在生态环境监测的设计及应用[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年

2 魏雪云;郑威;王鹏波;;无线传感网络时空融合(英文)[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年

3 李浩;李非;;新型无线传感网络系统设计[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年

4 岳昌琪;;无线传感网络在农业大棚中的应用[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议（CACIS·2010）暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年

5 阚凤龙;周悦;陈楠;吕九一;;基于CC2430的Zigbee家庭无线传感网络应用研究[A];创新沈阳文集（A）[C];2009年

6 王立凯;高宏;李建中;石胜飞;;一种无线传感网络中基于聚类索引的区域查询处理方法[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2007年

7 李东升;隋青美;贾磊;;基于CDM+WDM的光纤光栅传感网络仿真研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

8 郑慧;陈定方;李勇智;;一种新颖的光纤光栅传感器网络[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集（1）[C];2008年

9 王智超;宁经洧;冯国会;曹科研;郭振红;;基于ZigBee技术的混合通风无线传感网络[A];庆祝北京制冷学会成立三十周年暨第十届学术年会论文集[C];2010年

10 韦朴;葛晨晖;赵俊;李玮;张福鼎;樊鹤红;孙小菡;;基于FBG的大规模传感网络调度模型及其算法[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 尚民;[N];通信产业报;2010年

2 慧芳;[N];中国电子报;2009年

3 本报记者 黄婕;[N];21世纪经济报道;2009年

4 记者　姜澎;[N];文汇报;2006年

5 许琦敏;[N];中华建筑报;2006年

6 特约撰稿 周洪波;[N];计算机世界;2010年

7 罗清岳;[N];电子资讯时报;2007年

8 本报记者 彭东;[N];科技日报;2007年

9 本报记者 孟庆丰 特约记者 董竞敏;[N];中国交通报;2010年

10 记者 关媛媛;[N];重庆日报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吴键;面向结构监测的智能无线传感网络关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 董玮;面向无线传感网络的嵌入式操作系统设计[D];浙江大学;2010年

3 赵正杰;基于无线传感网络的井下人员定位和瓦斯监测关键技术研究[D];中北大学;2013年

4 滕国栋;无线传感网络节点定位算法的研究[D];浙江大学;2010年

5 张文铸;无线传感网络拓扑控制关键问题[D];清华大学;2010年

6 徐学永;面向应用的无线传感网络定位问题研究[D];中国科学技术大学;2011年

7 王刚;无线传感器网络配置问题研究[D];中国科学技术大学;2010年

8 黄河;各向异性无线传感网络节点定位问题研究[D];中国科学技术大学;2011年

9 詹杰;无线传感网络定位与追踪技术及其安全策略研究[D];湖南大学;2011年

10 刘军;桥梁长期健康监测系统集成与设计研究[D];武汉理工大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王宏涛;高性能无线传感网络节点设计及自定位算法研究[D];中北大学;2010年

2 曹野;一种高吞吐率和高公平性混合传感网络研究[D];西南交通大学;2010年

3 李灿煜;面向环境监测应用的无线传感网络多跳路由协议研究[D];兰州大学;2010年

4 朱凡;无线传感网络技术及其在矿山安全监测中的应用研究[D];湖南大学;2010年

5 张秋月;基于强度型波/时分复用光纤光栅传感网络研究[D];燕山大学;2011年

6 仇雷杰;无线传感网络中有效数据收集技术研究[D];中国科学技术大学;2011年

7 刘瑞玲;基于无线传感网络的温室环境监测系统的研究[D];兰州大学;2011年

8 曲南;无线传感网络中基于探测拓扑的覆盖空洞问题[D];华东理工大学;2011年

9 钱仇圣;基于TCP/IP协议的无线传感网络组网技术研究与实践[D];苏州大学;2010年

10 彭志成;基于分簇路由协议的无线传感网络设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年

  本文关键词：具有多种通信方式的无线传感器网络网关，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：122301