无线传感网中基于移动汇聚节点的节能算法研究

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随着云计算以及物联网的飞速发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)也渐渐的受到了国内外学者的广泛关注。无线传感器网络是通过感知节点与汇聚节点相互协作,完成对监测目标的数据收集。无线传感器网络的组网方式比较特殊,是一种自组网的组网方式。正是由于其特殊的组网方式使得无线传感网具有较强的可扩展性。因此被广泛的运用到相关的军事、交通运输、气候环境监测、地质灾害监控、深林火险预警等领域。无线传感器网络中的传感器节点是通过电池供能的,由于传感器节点数量的庞大以及整个网络部署位置的特殊性无法实现人为的电池更换,因此在长期的工作过程中也显露出了无线传感器网络的一个重要问题—“能量损耗”。传统的静态无线传感网局限性太强,网络外围传感器节点能耗小,靠近Sink节点的传感器节点能耗大,各传感器节点间能量消耗不均衡,严重影响到整个无线传感器网络的寿命。近年来研究学者们开始在无线传感网中引入动态元素。移动Sink节点的引入有效的避免的“热节点”与“能量空洞”现象,增强了网络的连通性同时也提高了网络的灵活性。因此设计出基于移动Sink节点的节能算法是十分有意义的。本文的主要工作内容如下:(1)结合传统静态网络与动态网络的优点,提出一种静态Sink节点与移动Sink节点相结合的节能方案。构建系统模型与能量消耗模型,在该模型中静态Sink节点位于构建的系统模型中央负责接收静态区域的传感器节点的数据,移动Sink节点在模型外围匀速移动负责接收动态区域的传感器节点的数据。通过数学分析得到静态区域与动态区域的合理面积。最后对网络的生存周期、每轮的网络能耗以及传输时延进行了仿真实验,并与仅使用静态Sink和仅使用移动Sink的网络进行了对比。(2)在传统的无线传感器网络基础上,针对动态无线传感器网络进行能耗分析。提出面积贡献值与贡献分配规则来确定移动Sink节点的访问区域。接下来再在访问区域上规划出了访问代表点。引入狼群算法,模仿生物界中的狼群活动并抽象出游走、召唤、围攻三种智能行为,对移动Sink节点的移动路径进行规划。最后对移动汇聚节点的运行路径仿真,对方案的节能效果进行试验并对实验结果进行分析。
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