面向節(jié)能的多級(jí)無線傳感網(wǎng)拓?fù)淇刂扑惴ㄑ芯?pdf

1、隨著科技的日益發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSNs)相關(guān)技術(shù)逐漸為人所熟知，已經(jīng)成為科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。WSNs通過隨機(jī)部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)之間的相互協(xié)作，完成信息的采集和傳遞，而拓?fù)淇刂剖潜ＷCWSNs高效節(jié)能工作的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。它通過對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的組建，構(gòu)建最優(yōu)或次優(yōu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，以?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
　　本文針對(duì)不同的WSNs模型，即在同構(gòu)環(huán)境、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和有損鏈路模型下，分別提出合理

2、有效的拓?fù)淇刂扑惴ǎ赃_(dá)到有效利用節(jié)點(diǎn)能量，從而延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的目的。
　　1.在同構(gòu)WSNs(即部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能耗等性能均相同)的基礎(chǔ)上，針對(duì)降低網(wǎng)絡(luò)能耗問題，提出樹型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)每層節(jié)點(diǎn)數(shù)的分布概率定理，對(duì)其進(jìn)行理論驗(yàn)證。進(jìn)而設(shè)計(jì)一種基于概率分布和同層競爭的WSNs樹型拓?fù)錁?gòu)建算法PCLT。該算法采用同層競爭方法選擇最優(yōu)父節(jié)點(diǎn)，并利用節(jié)點(diǎn)的分布概率決定是否需要進(jìn)行二次喚醒，以此實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)周期。
　　

3、2.針對(duì)異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Heterogeneous Wireless Sensor Networks, HWSNs)模型，提出一種基于整體網(wǎng)絡(luò)能量預(yù)測的HWSNs分簇樹型算法 CTEF。該算法根據(jù)中心極限定理，并結(jié)合理想的網(wǎng)絡(luò)平均剩余能量和能量差值，預(yù)測第r輪實(shí)際網(wǎng)絡(luò)平均剩余能量值。又以網(wǎng)絡(luò)通信成本指導(dǎo)簇頭選舉過程，結(jié)合節(jié)點(diǎn)能量等參數(shù)，引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)加盟哪一個(gè)簇。最后在簇內(nèi)以簇頭為中心劃分簇區(qū)域，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)能量及節(jié)點(diǎn)間相對(duì)距離，尋找中轉(zhuǎn)節(jié)

4、點(diǎn)。
　　3.基于有損鏈路網(wǎng)絡(luò)模型，提出基于鏈路預(yù)測的WSNs拓?fù)淇刂扑惴↙PA。該算法根據(jù)sink節(jié)點(diǎn)所處位置劃分監(jiān)測區(qū)域，并利用網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)的獨(dú)立性，將各分區(qū)內(nèi)的鏈路性能值(接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI和信噪比SNR)分別組建成馬爾科夫鏈，計(jì)算鏈路狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，以此為依據(jù)預(yù)測下一輪的鏈路質(zhì)量情況。同時(shí)通過模糊數(shù)學(xué)方法評(píng)價(jià)鄰居節(jié)點(diǎn)的優(yōu)劣，尋找最優(yōu)節(jié)點(diǎn)作為活動(dòng)節(jié)點(diǎn)，以此在小區(qū)域內(nèi)組網(wǎng)，最后將各區(qū)域與基站(sink節(jié)點(diǎn))相連，構(gòu)建整體的