基于移動Sink的無線傳感網(wǎng)絡(luò)能量高效的數(shù)據(jù)收集算法研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是目前國際前沿領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，綜合了傳感器、嵌入式以及無線通訊等技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來說，能量、存儲及通信能力都比較有限。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵問題就是如何有效均衡各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。經(jīng)典無線傳感網(wǎng)絡(luò)Sink節(jié)點(diǎn)是固定不動的，節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)多跳傳輸?shù)絊ink節(jié)點(diǎn)，距離Sink節(jié)點(diǎn)較近的節(jié)點(diǎn)因轉(zhuǎn)發(fā)較

2、多的數(shù)據(jù)，能量很快耗盡，導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)過早死亡，出現(xiàn)能量空洞現(xiàn)象。最近幾年研究者提出了在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中引入節(jié)點(diǎn)的移動性，并驗(yàn)證它的有效性。研究人員從多個(gè)方面對移動性進(jìn)行研究：應(yīng)用方面，有一些實(shí)際部署的系統(tǒng)；理論方面，從能量及路由等方面進(jìn)行分析。
　　 本文針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的移動Sink的應(yīng)用問題，從移動Sink高效數(shù)據(jù)收集和移動Sink網(wǎng)絡(luò)分簇兩方面進(jìn)行研究。
　　 第一，提出了一種基于移動Sink的高效數(shù)據(jù)收集調(diào)度算法。

3、MWSF算法解決移動Sink的調(diào)度問題，A*算法解決有障礙物的網(wǎng)絡(luò)中最短路徑問題。在上述算法的基礎(chǔ)上，針對算法的不足，提出新的數(shù)據(jù)收集算法，解決了MWSF算法中移動Sink由于障礙物無法直線移動的問題。同時(shí)利用單跳通信范圍，移動Sink不僅收集訪問的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，還收集單跳范圍內(nèi)其他傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，改進(jìn)了移動Sink的數(shù)據(jù)收集方式。仿真結(jié)果表明該算法可保證高效的數(shù)據(jù)收集。
　　 第二，針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有限的計(jì)算能力和通

4、信能力，要求設(shè)計(jì)良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，提高無線傳感網(wǎng)絡(luò)的性能。K-means算法是一種處理分簇問題的算法，能夠?qū)⒐?jié)點(diǎn)集合按照地理位置進(jìn)行劃分。本文提出基于K-means算法的分簇算法。該算法把K-means算法改進(jìn)引用到無線傳感網(wǎng)絡(luò)中。改進(jìn)主要體現(xiàn)在兩方面。一方面，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的簇頭應(yīng)該由傳感器節(jié)點(diǎn)擔(dān)任，而傳統(tǒng)的K-means算法得到的簇頭是每個(gè)簇的中心位置，為此選擇距離其他簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)近的傳感器節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)。另一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量是