無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能策略及算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常是由一組小體積、低功率且具有無(wú)線通信能力的傳感器設(shè)備所構(gòu)成的無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)，有機(jī)地結(jié)合了分布式信息收集、計(jì)算處理及無(wú)線通信技術(shù)，具有數(shù)據(jù)中心、面向應(yīng)用及資源約束等特征，擁有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)也提出了許多挑戰(zhàn)。由于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)能源的苛刻限制，節(jié)能是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最大的挑戰(zhàn)之一，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面都產(chǎn)生了直接的影響。本文圍繞無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能策略及算法進(jìn)行了研究，主要研究了單點(diǎn)聚合、多點(diǎn)聚合與多點(diǎn)聚合多徑

2、路由策略下最大網(wǎng)絡(luò)生命期優(yōu)化路由問(wèn)題以及空間剖分策略下最小網(wǎng)絡(luò)總能耗基站位置優(yōu)化選擇問(wèn)題。
　　 針對(duì)數(shù)據(jù)聚合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期的關(guān)鍵在于采用數(shù)據(jù)聚合減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的同時(shí)均衡節(jié)點(diǎn)能耗，依賴于數(shù)據(jù)聚合策略的選擇。在第二章中研究了單點(diǎn)聚合路由策略。在該策略中，節(jié)點(diǎn)選擇單個(gè)鄰居進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合。提出了以最小能耗生成樹為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)聚合點(diǎn)優(yōu)化選擇算法，采用遺傳算法與梯度下降聯(lián)合優(yōu)化的方法對(duì)節(jié)點(diǎn)能耗進(jìn)行均衡，提高網(wǎng)絡(luò)生命期。

3、>　　 第三章在第二章的基礎(chǔ)上放松了對(duì)數(shù)據(jù)聚合點(diǎn)選擇的單一性，考慮了多點(diǎn)聚合路由策略，允許節(jié)點(diǎn)將原始數(shù)據(jù)分發(fā)到各相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合。提出了基于最小能耗生成森林的原始數(shù)據(jù)分配算法，采用線性規(guī)劃的方法優(yōu)化節(jié)點(diǎn)對(duì)原始數(shù)據(jù)流的分配。應(yīng)用次梯度方法設(shè)計(jì)了相應(yīng)的分布式算法，通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換與計(jì)算實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)流的優(yōu)化分配。
　　 第四章在第三章的基礎(chǔ)上進(jìn)一步放松對(duì)聚合數(shù)據(jù)傳輸路徑的單徑約束，考慮了多點(diǎn)聚合多徑路由策略，允許聚合數(shù)據(jù)通過(guò)

4、多條路徑進(jìn)行傳輸。設(shè)計(jì)了基于線性規(guī)劃的路由算法獲得最大網(wǎng)絡(luò)生命期，對(duì)聚合數(shù)據(jù)流中的環(huán)路進(jìn)行了消除。提出了聚合數(shù)據(jù)率約束下的網(wǎng)絡(luò)生命期的優(yōu)化路由算法，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)聚合數(shù)據(jù)率與網(wǎng)絡(luò)生命期之間的權(quán)衡關(guān)系進(jìn)行了討論。
　　 第五章研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中以節(jié)能為目標(biāo)的基站位置優(yōu)化選擇問(wèn)題。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)總能耗目標(biāo)函數(shù)的分段光滑性，提出了基于最短路徑樹的空間剖分策略對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分治，將空間劃分為若干剖分單元，節(jié)能路由在各剖分單元中具有不變性。討論了剖分單