無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度機(jī)制研究.pdf

1、隨著微傳感器技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及嵌入式處理技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在民用和軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由大量采用電池供電的傳感器節(jié)點(diǎn)布撤而成，布置在無(wú)人值守的野外，節(jié)點(diǎn)高度能量受限，同時(shí)難以更換和充電。如何在單個(gè)節(jié)點(diǎn)生存期有限的情況下，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量以延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存時(shí)間，是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要挑戰(zhàn)，而節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度和分簇拓?fù)淇刂剖莾蓚€(gè)比較有代表性的節(jié)能手段。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常以高密度

2、布撒，存在很多的冗余節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度使部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)，并輪換工作節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的目的。本文針對(duì)有目標(biāo)監(jiān)控需求的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中的節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度問(wèn)題，利用整數(shù)規(guī)劃進(jìn)行了建模，并提出一個(gè)基于最小化監(jiān)控能量開(kāi)銷(xiāo)的近似算法加以解決，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了它的有效性。 分簇拓?fù)淇刂茖⒕W(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)類(lèi)似子網(wǎng)的簇，在網(wǎng)絡(luò)中形成層次結(jié)構(gòu)，由一些挑選出來(lái)的簇頭節(jié)點(diǎn)來(lái)負(fù)責(zé)簇內(nèi)數(shù)據(jù)的融合和向匯聚節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，能夠控制簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的通信，降低節(jié)點(diǎn)

3、的通訊能量開(kāi)銷(xiāo)，本文結(jié)合休眠調(diào)度和分簇拓?fù)淇刂频墓?jié)能優(yōu)勢(shì)，提出一種基于分簇的節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度機(jī)制，利用簇頭節(jié)點(diǎn)來(lái)協(xié)調(diào)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的休眠調(diào)度，以提高休眠調(diào)度的節(jié)能效率。在該機(jī)制中，為了使簇頭能夠有效了解簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)信息，掌握簇內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以進(jìn)行休眠調(diào)度，設(shè)計(jì)了一個(gè)高效的簇內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生成協(xié)議。同時(shí)，為了進(jìn)行工作節(jié)點(diǎn)的選擇，提出一個(gè)基于貪心策略的最小連通覆蓋集構(gòu)造算法。仿真實(shí)驗(yàn)證明，基于分簇的節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度機(jī)制能夠有效降低無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗，并延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存