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无线传感器网络目前面临着巨大的挑战,由于通常需要把无线传感器网络部署在环境恶劣,甚至人类无法进入的环境,因此网络无法得到有效的维护和更新,最糟糕的状况就是无线传感网络完成部署之后,网络的节点就缺乏人工维护,当节点的电量耗尽时,节点就会退出网络,因此能量问题成为制约传感器网络发展的瓶颈。 本文提出了基于射频识别(RFID, Radio Frequency Identification)读取器和无线识别感知(WISP, Wireless Identification and Sensing Platform)节点组成的无线传感器网络的数据收集和无线充电策略。将网络模型等效为数据控制、路由调度和停留充电时间分配这三个下层优化算法与数据分流比的上层优化算法。并根据此模型提出了基于标签的数据存储方案(TBR)和基于标签的临时数据信道方案(TDC)的合作式数据收集和充电方案,以移动读取器之间的合作方式将收集到的数据发送到数据汇聚节点。在完成对网络节点充电的同时,保证WISP节点感知到的数据可以及时的传送到数据汇聚节点进行数据处理。 为评估网络的性能,本文分别在小型广域网络和大型广域网络条件下进行了仿真实验,对比了提出的合作式方案和其他经典方案的可扩展性、数据传输时延和移动读取的数量这三个方面的性能,仿真实验得到如下结果: 1、在小型广域网中,在部署 WISP节点数量固定的条件下,随着读取器移动速度的提高,数据传输时延下降与移动读取器的数量减少,TBR与TDC两种合作方案在读取器移动速度较低的情况下,合作式方案的网络传输时延较小与读取器数量的较少;在固定读取器移动速度条件下,随着网络部署节点数量的增加,数据传输时延上升和读取器数量增加,合作式方案的网络传输时延与读取器数量的上升率变化较小。 2、在大型广域网中,经典方案不能完成对所有节点的数据收集和充电任务,可扩展性能差,而合作方案可以完成任务,其数据传输时延远小于多移动读取器非合作式方案,且在WISP节点数量较多时,其所需的读取器数量也较少,可以保证网络以最小的成本和最小的数据传输时延,完成对网络的充电和数据收集任务。 实验结果表明合作式方案在小型广域网络和大型广域网络中的数据传输时延以及移动读取器数量和可扩展性三个方面的性能优秀,本文提出的合作式方案有效。