高能效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSNs）是一種新興的信息獲取與處理技術(shù)，通常工作在人們無法或難于接近的惡劣及危險(xiǎn)的環(huán)境里。針對其用途特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)即電池?zé)o法進(jìn)行再次充電，或者說該網(wǎng)絡(luò)具有能量受限的特性，因此，設(shè)計(jì)有效的協(xié)議及算法來降低網(wǎng)絡(luò)的能量消耗、平衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗、保證能耗的高效性以及最大程度地延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期已成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的核心與首要問題。 任何一個(gè)無

2、線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇協(xié)議都必須保證網(wǎng)絡(luò)的使用壽命、低能耗以及能量消耗的均衡性。現(xiàn)存的很多分簇協(xié)議將普通節(jié)點(diǎn)到簇頭節(jié)點(diǎn)間的距離作為普通節(jié)點(diǎn)選擇簇頭的唯一標(biāo)準(zhǔn)。然而，這些方法都忽略了基站的位置對于網(wǎng)絡(luò)生命周期的影響。 在這篇文章中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的能耗與能量模型，我們不僅考慮普通節(jié)點(diǎn)到簇頭節(jié)點(diǎn)的距離而且還考慮簇頭節(jié)點(diǎn)到基站的距離，這是因?yàn)楹笠粋€(gè)距離對于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期的影響更為重大與直接。 為了保證能量消耗的高效性、均衡性以及網(wǎng)絡(luò)的

3、使用壽命，我們引入了一個(gè)全新的矩陣Time，并將Time矩陣作為分配各節(jié)點(diǎn)入簇（建簇）的全新的標(biāo)準(zhǔn)。 基于Time矩陣，我們?nèi)碌囟x了網(wǎng)絡(luò)生命周期的理論值，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)和動態(tài)兩個(gè)場景，我們通過分別求解靜態(tài)場景的Min/Min問題及動態(tài)場景的優(yōu)化（Max）問題而計(jì)算出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期理論值。通過對這兩個(gè)問題應(yīng)用Time矩陣，我們能夠較準(zhǔn)確地估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。 以最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期為目標(biāo)，我們將求解網(wǎng)絡(luò)生命

4、周期的問題建立成優(yōu)化模型，同時(shí)給出了如何求得最優(yōu)解的過程和步驟。 基于此我們提出了一個(gè)基于分簇式的高能效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案，簡稱為DOCE（A Distributed Optimal Network Configuration Approach with Energy-Efficiency in Cluster-Based Wireless Sensor Networks）。 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明DOCE