基于数据相似度的无线传感器网络节点调度算法研究
发布时间：2020-12-14 13:00
无线传感器网络利用部署在监控环境中的节点监测不同区域位置用户需求的目标信息,最终向用户反馈相关数据信息,目前被广泛应用于医疗监护和战场侦察等领域。节点通常使用电池供电,自身的电量受限,节点通常被安放在一些危险复杂,人工难以接近的环境中,并且需要进行长时间地工作。当电池的电量被用完时,节点就会死亡从整个网络中下线。因此,节点自身的能量效率成为无线传感器网络设计中急需解决的问题。针对网络中节点能量消耗不平衡的问题,本文提出一种基于数据相似度的无线传感器网络节点调度算法,该算法主要由能耗平衡的分布式非均匀分簇算法和基于数据相似度的节点休眠调度策略两部分构成。本文的主要内容如下:首先,提出了一种能耗平衡的分布式非均匀分簇算法。针对网络中不同地域位置的节点能量消耗不平衡的问题,算法为不同区域位置的节点设置相应的竞争半径,处于不同区域的节点需要根据节点到Sink的距离、自身当前的能量水平以及邻居节点的密度来设置自身相应的竞争半径。在节点的竞争半径范围内,每个节点比较自身与其邻居节点的簇头竞选权值,选择最大权值对应的节点成为最终的簇头,普通节点根据收到的邻居节点的竞选权值情况,加入到权值最大的节点形...
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WSN体系结构示意图
第2章无线传感器网络及其休眠调度机制6图2-1WSN体系结构示意图传感器是一种廉价且使用功率较低的小型设备，其主板芯片中所搭载的各种硬件功能都是有限的，所以这就要求人们需要根据实际监控环境的需求，在主板上镶嵌相应功能的硬件来监控相关目标。在实际的应用中，一个节点往往会搭载多种不同功能的硬件，所以节点一般并不会局限于单一种数据的监测。例如在温室环境的监控中，人们通常会选择同时具有温度、湿度、光照强度的传感器节点来进行监控，那么节点就可以同时监测这三种类型的数据。由于功能越强大的硬件构造越复杂，相应的体积也越大，然而传感器的主板容量制约了这些具有高级处理功能的硬件的镶嵌。节点通常具备的最基础的功能是收集数据以及收发数据。根据不同的网络需求，有些节点可能仅负责采集和发送数据，而有些节点不仅要完成以上工作，还要进行数据的转发工作。节点的结构通常比较复杂，具有不同功能的节点结构存在些许差别。但是所有的节点都会具有四类基础模块，分别是数据的收集模块、处理模块、通信模块以及提供节点工作所需能量的能源供给模块[22-23]。节点的相关结构，如图2-2所示。图2-2节点相关结构示意图
第2章无线传感器网络及其休眠调度机制7各模块间相互协调，共同支撑起整个节点的正常运行。一旦这些模块中的某一种发生故障，那么节点就无法正常地工作。各基础模块的具体功能如下：（1）收集模块。主要负责收集监控环境中的监测目标的相关信息，并且需要对收集到的信息进行模拟信号与数字信号之间的转换。（2）处理模块。主要由数据的处理功能以及数据的融合功能两部分组成，负责将节点收集到的数据进行相关处理然后存储。当节点需要转发其他节点的数据时，则需要根据实际的需求，选择是否要将该数据与节点自身的数据进行融合处理。（3）通信模块。主要负责将处理后的数据根据相关协议以及通信传输方式发往相关目标节点。（4）能源供给模块。主要是为节点进行正常工作提供所必需的能量。节点由于受到体积和使用环境的制约，无法使用大型电源或者是可充电的电源供电，一般都是使用小型的锂电池提供能量，有些微型化的节点更是使用纽扣电池来供能，因此节点自身所能负载的电量是极其有限的。节点进行数据收集、处理以及无线通信时都需要消耗能量，其中进行无线通信时的能量消耗是最高的。节点的无线通信可细化分四项功能：发送、接收、空闲侦听以及休眠功能，所以又可以将通信时的能耗细划分为上述四种功能所对应的能耗。节点各个模块的能量消耗，如图2-3所示。图2-3节点各模块能量消耗示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于WSN的在线/离线异构签密方案[J]. 党小超,李琦,郝占军,张玉磊,张灵刚. 计算机工程. 2017(08)
[2]基于环的节点非均匀分布分簇算法[J]. 孙超,彭力,朱雪芳. 计算机应用. 2017(06)
[3]无线传感网中基于时变多旅行商和遗传算法的多目标数据采集策略[J]. 俸皓,罗蕾,王勇,叶苗. 通信学报. 2017(03)
[4]非均匀分簇路由协议改进算法[J]. 王磊,谢弯弯,刘志中,齐俊艳. 计算机科学. 2017(02)
[5]高效节能的WSN非均匀分簇节点调度算法研究[J]. 张彤,燕丽莎,李雪. 计算机工程与应用. 2016(19)
[6]无线传感器网络冗余节点休眠调度算法[J]. 温涛,张冬青,郭权,宋晓莹. 通信学报. 2014(10)
[7]无线传感器网络中基于最小跳数路由的节点休眠算法[J]. 任智,王青明,郭晓金. 计算机应用. 2011(01)
[8]泛在网络研究综述[J]. 张平,苗杰,胡铮,田辉. 北京邮电大学学报. 2010(05)
[9]无线传感网络关键技术研究[J]. 李良. 科技信息. 2008(32)
[10]无线传感器网络中节点睡眠调度机制研究[J]. 谭长庚,肖渊,王建新. 计算机科学. 2008(05)
博士论文
[1]基于分簇结构的无线传感器网络节能路由协议研究[D]. 杨柳.重庆大学 2016
[2]无线传感器网络若干关键技术研究[D]. 王伟.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]WSN休眠调度算法研究[D]. 索龙翔.吉林大学 2014
[2]低占空比传感器网络的传输时延保障策略研究[D]. 胡真.浙江工业大学 2012
本文编号：2916449
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WSN体系结构示意图
第2章无线传感器网络及其休眠调度机制6图2-1WSN体系结构示意图传感器是一种廉价且使用功率较低的小型设备，其主板芯片中所搭载的各种硬件功能都是有限的，所以这就要求人们需要根据实际监控环境的需求，在主板上镶嵌相应功能的硬件来监控相关目标。在实际的应用中，一个节点往往会搭载多种不同功能的硬件，所以节点一般并不会局限于单一种数据的监测。例如在温室环境的监控中，人们通常会选择同时具有温度、湿度、光照强度的传感器节点来进行监控，那么节点就可以同时监测这三种类型的数据。由于功能越强大的硬件构造越复杂，相应的体积也越大，然而传感器的主板容量制约了这些具有高级处理功能的硬件的镶嵌。节点通常具备的最基础的功能是收集数据以及收发数据。根据不同的网络需求，有些节点可能仅负责采集和发送数据，而有些节点不仅要完成以上工作，还要进行数据的转发工作。节点的结构通常比较复杂，具有不同功能的节点结构存在些许差别。但是所有的节点都会具有四类基础模块，分别是数据的收集模块、处理模块、通信模块以及提供节点工作所需能量的能源供给模块[22-23]。节点的相关结构，如图2-2所示。图2-2节点相关结构示意图
第2章无线传感器网络及其休眠调度机制7各模块间相互协调，共同支撑起整个节点的正常运行。一旦这些模块中的某一种发生故障，那么节点就无法正常地工作。各基础模块的具体功能如下：（1）收集模块。主要负责收集监控环境中的监测目标的相关信息，并且需要对收集到的信息进行模拟信号与数字信号之间的转换。（2）处理模块。主要由数据的处理功能以及数据的融合功能两部分组成，负责将节点收集到的数据进行相关处理然后存储。当节点需要转发其他节点的数据时，则需要根据实际的需求，选择是否要将该数据与节点自身的数据进行融合处理。（3）通信模块。主要负责将处理后的数据根据相关协议以及通信传输方式发往相关目标节点。（4）能源供给模块。主要是为节点进行正常工作提供所必需的能量。节点由于受到体积和使用环境的制约，无法使用大型电源或者是可充电的电源供电，一般都是使用小型的锂电池提供能量，有些微型化的节点更是使用纽扣电池来供能，因此节点自身所能负载的电量是极其有限的。节点进行数据收集、处理以及无线通信时都需要消耗能量，其中进行无线通信时的能量消耗是最高的。节点的无线通信可细化分四项功能：发送、接收、空闲侦听以及休眠功能，所以又可以将通信时的能耗细划分为上述四种功能所对应的能耗。节点各个模块的能量消耗，如图2-3所示。图2-3节点各模块能量消耗示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于WSN的在线/离线异构签密方案[J]. 党小超,李琦,郝占军,张玉磊,张灵刚. 计算机工程. 2017(08)
[2]基于环的节点非均匀分布分簇算法[J]. 孙超,彭力,朱雪芳. 计算机应用. 2017(06)
[3]无线传感网中基于时变多旅行商和遗传算法的多目标数据采集策略[J]. 俸皓,罗蕾,王勇,叶苗. 通信学报. 2017(03)
[4]非均匀分簇路由协议改进算法[J]. 王磊,谢弯弯,刘志中,齐俊艳. 计算机科学. 2017(02)
[5]高效节能的WSN非均匀分簇节点调度算法研究[J]. 张彤,燕丽莎,李雪. 计算机工程与应用. 2016(19)
[6]无线传感器网络冗余节点休眠调度算法[J]. 温涛,张冬青,郭权,宋晓莹. 通信学报. 2014(10)
[7]无线传感器网络中基于最小跳数路由的节点休眠算法[J]. 任智,王青明,郭晓金. 计算机应用. 2011(01)
[8]泛在网络研究综述[J]. 张平,苗杰,胡铮,田辉. 北京邮电大学学报. 2010(05)
[9]无线传感网络关键技术研究[J]. 李良. 科技信息. 2008(32)
[10]无线传感器网络中节点睡眠调度机制研究[J]. 谭长庚,肖渊,王建新. 计算机科学. 2008(05)
博士论文
[1]基于分簇结构的无线传感器网络节能路由协议研究[D]. 杨柳.重庆大学 2016
[2]无线传感器网络若干关键技术研究[D]. 王伟.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]WSN休眠调度算法研究[D]. 索龙翔.吉林大学 2014
[2]低占空比传感器网络的传输时延保障策略研究[D]. 胡真.浙江工业大学 2012
本文编号：2916449
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2916449.html
