面向能耗均衡的无线传感网数据聚合技术研究

发布时间：2017-10-04 23:11

  本文关键词：面向能耗均衡的无线传感网数据聚合技术研究

  更多相关文章： 混合无线传感器网络 数据聚合 非均匀分簇 能耗均衡

【摘要】：无线传感器网络是由具有感知、计算和通信能力的节点组成。通过先进的网络协议,这些节点设备从网络空间连通到了现实的物理世界。这种连通的网状网络会寻求并且利用任何可能的通信路径在节点之间通过多跳来寻找其目的节点,通过这些节点之间的互联互通,无线传感网能够传输例如温度,声音,图像等许多数据,因此具有广泛的应用前景。但节点体积很小,从而限制了其电池容量、存储空间和计算处理能力,而现代无线传感网内收集到的信息处理要求高、数据量大,数据类型也不相同,因此在数据传输过程中引入数据聚合技术以节约网络能量,在层簇式数据传输过程中保持每层或每簇能耗均衡来延长网络生命周期。距离基站越远,节点把数据传回基站消耗的能量越大,其生命周期就越短。针对这个问题,本文首先将节点按照距离基站的远近分成内外两个区域。内区域间节点向上逐层聚合并转发数据,最终由顶层节点聚合完所有数据后把信息发给基站。此方法可以避免分簇数据聚合中所有簇头节点直接传输数据给基站所造成的能量代价高的缺点;外区域分成非均匀大小的簇,每个簇由簇头收集数据后逐层向上聚合转发。该方法可避免距离基站较远处的簇头节点与基站直接通信的巨大能耗。仿真实验表明,本方法同MTP算法和CDFUD算法相比,能够较好地均衡各层能耗,有效节约总能量。其次,针对在混合无线传感网数据收集过程中由于数据类型的不同造成的收集效率低下,节点能耗不均等问题,提出一种新的收集协议。将网络划分为面积不相等的网格,在每个网格中引入主次簇头分别构建针对矢量和标量信息的数据收集路径。实验结果表明,同MTP、CDFUD等层簇式数据收集方法相比,本方法具备了较好的能耗均衡性和较长的网络生存时间。
【关键词】：混合无线传感器网络 数据聚合 非均匀分簇 能耗均衡
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.1.1 无线传感器网络简介9-10
• 1.2 无线传感器网络的应用领域10-13
• 1.2.1 军事应用10-11
• 1.2.2 环境应用11
• 1.2.3 健康应用11-12
• 1.2.4 家庭应用12-13
• 1.3 课题的研究目的和实际意义13
• 1.4 研究内容和研究目标13-14
• 1.4.1 研究目标13-14
• 1.4.2 研究内容14
• 1.5 论文的创新点14-15
• 1.6 论文组织结构15-17
• 第二章 无线传感器网络数据聚合技术概述17-23
• 2.1 数据聚合概念简介17
• 2.2 数据聚合的作用17-18
• 2.3 数据聚合的分类18-19
• 2.3.1 根据数据聚合类型划分18
• 2.3.2 根据数据的聚合层次划分18-19
• 2.3.3 根据数据聚合处理方式划分19
• 2.4 数据聚合的应用19-20
• 2.5 基于数据聚合的无线传感器网络路由技术20-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 基于数据聚合的非均匀分簇且能耗均衡算法研究23-38
• 3.1 问题背景23
• 3.2 系统模型23-29
• 3.2.1 网络总体模型23-25
• 3.2.2 内区域中的环形划分25-27
• 3.2.3 基于非均匀分簇的外区域划分27-29
• 3.3 网络能耗分析29-32
• 3.3.1 内区域中节点的能耗29-30
• 3.3.2 外区域中节点的能耗30-32
• 3.4 实验结果与分析32-37
• 3.4.1 内区域数据收集性能比较33-35
• 3.4.2 外区域算法比较35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 基于非均匀分簇的混合无线传感网数据收集方法研究38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 网络模型38-40
• 4.3 混合类型数据收集过程40-45
• 4.3.1 网络区域划分40-42
• 4.3.2 数据收集能耗分析42-45
• 4.4 实验验证与分析45-48
• 4.5 基于多路复用的数据收集方法48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 5.1 总结50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-56
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文56-57
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利57-58
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目58-59
• 致谢59

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 许小丰;万江文;冯仁剑;;传感器网络中基于置信区间的数据聚合策略[J];北京邮电大学学报;2009年01期

2 冯诚;李治军;姜守旭;;车用自组织网络中数据聚合算法综述[J];计算机工程与设计;2011年05期

3 温彦;刘晨;韩燕波;;支持探索式业务流程的即时数据聚合方法[J];计算机集成制造系统;2012年08期

4 周百顺;刘非;;一种工业无线网络中的数据聚合路由机制[J];福建师范大学学报(自然科学版);2014年03期

5 李宏;于宏毅;李林海;杨白薇;;对无线传感器网络区域数据聚合有效性的研究[J];计算机应用;2007年09期

6 张强;卢潇;崔晓臣;;基于分簇的无线传感器网络数据聚合方案研究[J];传感技术学报;2010年12期

7 D.Batra;P.J.kirs;董晶;;数据聚合方法与逻辑关系设计方法的比较[J];计算机工程与应用;1991年Z1期

8 王翥;魏德宝;王玲;;传感器网络数据聚合时机控制算法[J];仪表技术与传感器;2012年05期

9 钟治初;郭江鸿;张海峰;;高效安全的无线传感器网络数据聚合方案[J];计算机应用;2013年S1期

10 张军强;王汝传;黄海平;;基于分簇的无线多媒体传感器网络数据聚合方案研究[J];电子与信息学报;2014年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 赵开芹;王峰;李明楚;;基于克隆选择的无线传感网络数据聚合方法[A];全国第19届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集（下册）[C];2008年

2 王婧;吴共庆;章湘南;胡学钢;;基于Mashup数据聚合的Web购物服务系统[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

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 付帅;能量有效的WSN数据聚合技术及其安全问题研究[D];西安电子科技大学;2015年

2 刘晨旭;无线传感器网络的安全数据聚合问题研究[D];北京交通大学;2014年

3 单立群;无线传感器网络数据聚合与跨层优化算法的研究[D];东北大学;2012年

4 孟宇龙;基于本体的多源异构安全数据聚合[D];哈尔滨工程大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 蔡济杨;基于数据聚合的无线传感器网络路由算法研究[D];电子科技大学;2015年

2 王洁;一种可及时确定受攻击的传感器节点的数据聚合方案[D];暨南大学;2016年

3 焦兴茂;无线传感器网络数据传输优化研究[D];天津工业大学;2016年

4 沈天呈;面向能耗均衡的无线传感网数据聚合技术研究[D];南京邮电大学;2016年

5 王萌;无线传感器网络数据聚合时机控制算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

6 曹祥盈;无线传感器网络中数据聚合策略研究[D];北京邮电大学;2010年

7 冯诚;车用自组织网络上的变尺度数据聚合算法[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 陆赞赞;无线传感器网络中基于数据聚合的传输优化的研究[D];西安电子科技大学;2014年

9 刘文亮;基于网格的无线传感器网络数据聚合算法的研究[D];山东大学;2010年

10 杨一平;无线传感器网络网内数据聚合算法研究[D];河南大学;2008年

，

本文编号：973390