无线传感器网络数据收集可靠性保证研究

admin · 发表于 2023-10-10 12:47:10

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近年来，随着无线通信技术的发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）得到了越来越广泛的关注和研究。网络节能、降低功耗、延长寿命是无线传感器网络的基本题目，同时，数据收集是无线传感器网络的重要任务之一。由于传感器节点的通信能力较弱、能量有限以及外部环境的干扰，造成网络动态变化快，链路失效、节点死亡等现象时有发生，进而造成通信的失败、数据的丢失、数据发生错误，严重影响了数据收集的可靠性。因此，本文对数据收集技术中数据聚合、数据检测以及数据存储方面进行了研究，在系统能耗与可靠性题目上进行了综合考虑，提出了一套较为平衡的解决方案。论文在树形数据聚合的拓扑结构上进行了研究，提出一种基于多路径传输的适用于树形拓扑结构的数据聚合方法——MTT (Multi Transmitting Tree)算法；MTT算法有效地利用了无线传感器网络的空间分布特点，提高了数据传输的成功率，增加了参与数据聚合的节点个数，从而提高了数据聚合结果的正确性，进而保证了数据聚合的可靠性；并且对生成树的建立进行了优化和改进，提出了AST树(Adaptive Structure Tree)的构建方法；以及对生成树的维护提出了较好的解决方法，降低了树形结构中节点死亡而造成的数据通信失败，提高了树形结构的容错能力。论文提出了一种基于有限广播的数据投票检测算法，采用了初检与复检相结合的方式，能够识别出异常数据的产生位置，避免了过多的进行数据的检测，并通过有限的传播方式来减少进行数据检测的通信开销。除此之外，该算法还采用了节点之间的信号强度作为投票加权的依据，使得距离题目节点越近的节点在投票的过程中具有越大的权值，从而较好地反映了异常数据节点周围区域的真实情况。论文通过对已有的数据存储方式进行研究与分析，并对其进行存储时所带来的能量消耗进行定量的分析，从而提出了一种数据存储的能量模型，并且提出了一种基于LT编码的数据可靠性存储方法，能够对整个网络中的数据进行合理的选择，对重要的数据进行冗余备份，并且针对节点剩余能量等级的不同，选择不同的节点来进行备份数据的发送和存储不同大小的数据块，从而在平衡整个网络的能耗基础上，保证了数据存储的可靠性。

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