无线传感器网络数据处理与能耗优化策略研究

admin · 发表于 2023-10-7 15:47:16

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物感网的兴起和蓬勃发展使得无线传感器网络的应用更加广泛，并且成为当前学术界和工业界关注的焦点。在无线传感器网络中，传感器节点资源受限尤其是能量资源受限题目成为目前制约传感器大规模部署与应用的主要瓶颈之一。通过对目前国内外无线传感器网络数据处理与能耗优化策略研究进行总结和分析发现，尽管不同数据处理策略对无线传感器网络生命周期的延长有着不同的影响，能够在一定程度上延长网络的生命周期，但是大多数方法，对于解决大规模同构网络下的能耗题目存在一定局限，数据在多跳累积导致靠近汇聚节点区域的部分节点过早死亡，网络过早瘫痪、网络节点能量利用率低下的题目依然存在。针对大规模的无线传感器网络的能耗题目，本文做了如下几个方面的工作：首先，基于多跳分簇机制，结合对网络拓扑、多跳簇间距离、簇头数目及尺寸分布、数据融合等影响网络数据处理与能耗的因素进行定量分析，寻找最优的网络跳数以提高簇头节点的能量利用率，同时求解各跳子网内簇头数以保证全网所有总簇头耗能均衡，并在此基础上进一步分析了为提高网络簇头节点能量利用率簇尺寸分布所应满足的规律以及数据融合比簇头数分布的影响。其次，对本文设计的无线传感器数据处理与能耗优化策略进行了仿真，并结合已有的被证明为有效的动态建簇、动态路由以及簇头轮转策略来设计了仿真协议，并对网络生命周期、网络节点剩余能量以及全网的数据融合比对网络能量利用率的影响等方面进行了大量仿真。通过对仿真结果进行了对比和分析，本文提出的数据处理和能耗优化策略，与之前同类能耗优化协议UCR(Unequal Cluster-based Routing)协议相比，能够在不同的网络规模和不同的网络生命周期定义下，在很大程度上保持网络节点能耗均衡的同时提高网络能量利用效率，对不同网络规模具有可扩展性。同时发现，不同的数据融合比能够在一定程度上影响网络能耗均衡及网络能量利用率。最后，论证了本文提出的数据处理及能耗优化策略建模分析过程中涉及基于矩形的各种子网拓扑原型方式的合理性及本文的模型与协议的扩展案例和实际部署建议方案。

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