無線傳感器網絡節(jié)點數據管理與能耗研究.pdf

1、無線傳感器網絡是涉及多學科知識的新型網絡，綜合了傳感器技術、網絡技術與無線通信技術等，應用前景十分廣泛，是21世紀前沿新技術之一。
　　 無線傳感器網絡節(jié)點能量有限，能量高效的數據管理和延長網絡壽命是該領域很多學者十分關注的問題。傳感器節(jié)點是一個獨立的計算和控制單元，能夠實現自身的數據管理，即數據感知、分析、轉發(fā)以及自身狀態(tài)的控制，或者是與其它節(jié)點協同完成數據管理。節(jié)點數據管理是無線傳感器網絡數據管理的組成部分，它與網絡拓撲結構

2、、節(jié)點自身特性以及節(jié)點感知數據密切相關。如何有效地管理節(jié)點數據對改善網絡能量效率和延長網絡壽命具有重要意義，目前國內外尚缺乏無線傳感器網絡節(jié)點數據管理技術的具體研究。
　　 通過對節(jié)點數據的有效管理，為查詢者提供可靠數據，減少通信中不必要的廣播能耗和數據轉發(fā)能耗，從而提高整個網絡能量利用率和延長網絡壽命。本文圍繞無線傳感器網絡節(jié)點數據管理和能耗處理技術，著重從節(jié)點數據管理特點、網絡拓撲控制、節(jié)點分類管理和節(jié)點感知數據預測四個方面

3、進行了比較系統(tǒng)的研究，具體研究內容如下：
　　 ①結合無線傳感器網絡及其節(jié)點的特性，討論了無線傳感器網絡數據管理與節(jié)點數據管理的關系。分析得到良好的拓撲管理，合理的節(jié)點感知數據處理和節(jié)點調度控制對節(jié)點數據管理與降低網絡能耗有著重要作用。最后討論了節(jié)點數據管理與能耗處理技術的主要研究內容。
　　 ②分析了現有分簇算法的優(yōu)缺點，提出了基于參數優(yōu)化的分簇算法。以降低簇間通信能耗為目標，給出了簇間最優(yōu)單跳距離、分簇角與節(jié)點物理參

4、數和節(jié)點數目的關系；以減少簇頭更換頻率和降低簇內廣播能耗為目標，提出了簇頭連續(xù)擔任本地控制中心直至其工作次數到達最優(yōu)值才被候選簇頭替換的簇內數據收集機制。仿真結果表明所提分簇算法能夠有效降低簇內、簇間通信能耗，并能顯著延長網絡壽命。
　　 ③利用節(jié)點的計算和分析功能，提出了基于感知數據綜合支持度的節(jié)點分類算法。簇頭利用誤差函數和模糊函數分析成員感知數據的關聯性，獲取節(jié)點感知數據綜合支持度，由此將成員節(jié)點劃分為沖突節(jié)點、補充節(jié)點和

5、可靠節(jié)點。針對休眠的節(jié)點，通過分析節(jié)點感知數據綜合支持度及其增量，給出了相應的休眠控制規(guī)則。針對具有高綜合支持度的冗余節(jié)點，給出了相應的調度規(guī)則以降低簇頭能耗和盡可能實現簇間節(jié)點能耗均衡。仿真結果表明算法能夠實現簇內節(jié)點分類，降低簇內數據收發(fā)量并能有效延長網絡壽命。
　　 ④以減少簇內數據收發(fā)量為目標，提出了面向數據收集的節(jié)點數據預測算法。簇頭采用GM(1，1)預測模型和動態(tài)更新參數陣列的機制實現對部分成員感知數據的預測。針對簇