无线传感器网络中多移动汇聚节点的能量消耗均衡算法

发布时间：2017-10-05 02:05

  本文关键词：无线传感器网络中多移动汇聚节点的能量消耗均衡算法

  更多相关文章： 混合无线传感器网络 六边形网格 移动汇聚节点 能量消耗均衡

【摘要】：无线传感器网络作为数据收集的关键技术得到了人们的重点关注。传统的无线传感器网络全部由静态传感器节点构成,多跳转发的数据上传方式使位于汇聚节点附近的节点能量消耗过快,使网络产生能量空洞。为了解决该问题,研究者们引入了移动传感器的概念。移动传感器可以均衡网络内的能量消耗,并因其具有更强的感知及处理能力,可以高效的收集数据。由于移动传感器需要在监测区域内来回移动,能量消耗很大,并且其能量很难进行补充,使移动传感器的应用受到很大限制。如何节约能量,延长网络生命周期成为了移动传感器应用研究的热点。本文针对采用多个移动汇聚节点收集数据的传感器网络,提出了一种多移动汇聚节点能耗均衡算法,目的在于延长整个网络的生命周期。本文将网络监测区域划分成几个子分区,每个移动汇聚节点负责收集一个分区内的数据的,参照移动汇聚节点收集数据与移动两方面的能量消耗来均衡每个分区内的能量消耗。算法主要包括三个步骤:(1)将网络划分成多个大小相同的正六边形网格,网格边长与静态传感器节点的传输半径相同,网格的中心点作为移动汇聚节点收集数据的停靠点。(2)根据移动汇聚节点收集数据的能耗,将网络监测区域初步划分成多个子分区。使移动汇聚节点在每个分区中收集数据的能耗基本相同。(3)根据移动汇聚节点在子分区内遍历所有网格时移动能耗,对分区进行调整。提出了相邻分区间的网格移动策略,减少移动汇聚节点的重复移动路径。本文基于Java语言对算法中的关键过程进行了验证。实验表明,本文提出的算法可以明显的减小移动汇聚节点在子分区中的能量消耗差值,使各个移动汇聚节点的能量得到了充分利用,有利于延长网络生命周期。并且,网格移动策略使分区变得更加规整,有利于减少移动汇聚节点移动步数并节省能量。实验对比了六边形划分与四边形划分中移动汇聚节点的能量消耗值,结果表明,采用六边形划分网络时移动汇聚节点的能量消耗相对较少,并且监测区域越大,移动汇聚节点节省的能量越多,这样同样有利于延长网络生命周期。
【关键词】：混合无线传感器网络 六边形网格 移动汇聚节点 能量消耗均衡
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 无线传感器网络概述11-14
• 1.2.1 无线传感器网络架构11-13
• 1.2.2 无线传感器网络特点13
• 1.2.3 无线传感器网络应用13-14
• 1.3 本文的研究内容及组织结构14-16
• 第2章 混合无线传感器网络16-24
• 2.1 混合传感器网络的特征16-17
• 2.1.1 混合传感器网络中移动的数量16
• 2.1.2 混合传感器网络移动性管理16
• 2.1.3 混合传感器网络性能指标16-17
• 2.2 混合传感器网络中汇聚节点移动策略分类17-22
• 2.2.1 汇聚节点随机移动策略17-19
• 2.2.2 汇聚节点受控移动策略19-21
• 2.2.3 自适应移动策略21-22
• 2.3 本章小结22-24
• 第3章 多移动汇聚节点能量消耗均衡算法24-44
• 3.1 基于正六边形网格划分监测区域25-31
• 3.1.1 六边形网格划分的优势25-26
• 3.1.2 正六边形网格大小的选择26-29
• 3.1.3 划分网格及静态节点29-31
• 3.2 划分移动汇聚节点监测子分区31-43
• 3.2.1 根据移动汇聚节点收集信息的能量消耗划分区域32-36
• 3.2.2 根据移动汇聚节点移动的能量消耗调整分区36-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章 模拟实验及结果分析44-52
• 4.1 实验环境设置44
• 4.2 实验结果分析44-51
• 4.2.1 分区调整策略有效性44-45
• 4.2.2 网格移动策略有效性45-47
• 4.2.3 能量均衡算法的对网络生命周期的影响47-48
• 4.2.4 六边形边长对算法的影响48-50
• 4.2.5 四边形与六边形能耗对比50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 结论与展望52-54
• 5.1 本文工作总结52
• 5.2 后续研究展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59

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本文编号：974123