文档介绍：知识水坝论文
中国科学技术大学
硕士学位论文
无线传感器网络中节点休眠调度机制研究
姓名:黄胤
申请学位级别:硕士
专业:计算机软件与理论
指导教师:赵保华
20080501
知识水坝论文
摘要随着微传感器技术、无线网络技术以及嵌入式处理技术的发展,无线传感器网络在民用和军事领域得到了广泛的应用。无线传感器网络一般是由大量采用电池供电的传感器节点布撤而成,布置在无人值守的野外,节点高度能量受限,同时难以更换和充电。如何在单个节点生存期有限的情况下,节省网络能量以延长整个网络系统的生存时间,是无线传感器网络设计中的一个重要挑战,而节点休眠调度和分簇拓扑控制是两个比较有代表性的节能手段。无线传感器网络中的节点通常以高密度布撒,存在很多的冗余节点。节点休眠调度使部分节点进入休眠状态,并轮换工作节点,从而实现延长网络生存时间的目的。本文针对有目标监控需求的网络应用环境中的节点休眠调度问题,利用整数规划进行了建模,并提出一个基于最小化监控能量开销的近似算法加以解决,仿真实验验证了它的有效性。分簇拓扑控制将网络划分为多个类似子网的簇,在网络中形成层次结构,由一些挑选出来的簇头节点来负责簇内数据的融合和向汇聚节点的转发,能够控制簇内节点的通信,降低节点的通讯能量开销,本文结合休眠调度和分簇拓扑控制的节能优势,提出一种基于分簇的节点休眠调度机制,利用簇头节点来协调簇内节点的休眠调度,以提高休眠调度的节能效率。在该机制中,为了使簇头能够有效了解簇内节点信息,掌握簇内拓扑结构以进行休眠调度,设计了一个高效的簇内拓扑结构生成协议。同时,为了进行工作节点的选择,提出一个基于贪心策略的最小连通覆盖集构造算法。仿真实验证明,基于分簇的节点休眠调度机制能够有效降低无线传感器网络的能耗,并延长网络生存时间。关键词:无线传感器网络休眠调度分簇拓扑控制目标监控需求覆盖近似算法
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矿孑~墨朔世阳/中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明签刀了者∥本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。作≯所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学保密的学位论文在解密后也遵守此规定。名年一、馡,一
引言论和总结,并基于溃珽近年来,计算机技术得到了长足的进步,计算能力、存储能力和通讯带宽均有飞速的发展,促进了新一轮科技革新和工业革命的发生,但与此不相配套的是数据采集和获得能力的相对落后。因此当融合了通信技术、微机电系统技术和传感器技术的无线传感器网络出现后,便立即引起了人们的高度关注。无线传感器网络中的研究领域有很多,其中能量有效性是其中一个较为有挑战性的一个。无线传感器网络由大量密集布设的传感器节点构成,传感器节点体积微小,使用能量有限的电池供电,由于传感器网络通常被用于无人值守的环境中,难以对电池持续供电,加之节点数量巨大胍N=诘阒匦鲁涞缂负跏遣豢赡艿摹H绻M诘ジ龃ǜ衅鹘诘隳芰高度受限的情况下延长网络的寿命,必须采用某种策略,而节点休眠调度是比较有效的一种。本文中针对节点休眠调度进行了研究,内容安排如下:第露晕尴叽ǜ器网络的定义、特点、应用等进行了概述,第绿致哿宋尴叽ǜ衅魍缃谀的问题,从传感器节点的软硬件结构出发,根据两个实例,对传感器节点能耗的产生进行了分析,第露越诘阈菝叩鞫然平辛烁攀觯约惺胶头植式节点休眠调度的特点进行了总结,并针对有目标监控需求的网络应用环境中的节点休眠调度问题,提出一个基于最小化监控能量浪费的近似算法,并用仿真实验验证了它的有效性,第轮卸晕尴叽ǜ衅魍缰械姆执鼗平辛颂分簇算法,提出了一个高效的簇内拓扑结构生成协议,第轮刑岢隽嘶诜执氐慕诘阈菝叩鞫然疲首先从理论上给出了该机制相对普通多跳网络在节能方面的有效性,然后为解决区域覆盖问题,设计了一个基于贪心策略的最小连通覆盖集构造算法,最后通过仿真实验对基于分簇的节点休眠调度机制的节能效果进行了验证。
第挛尴叽ǜ衅魍绺攀定义特点无线传感器网络卜ⅱ鬿是由大量低成本且具有传感、数据处理和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式形成的网络。它独立于基站或移动路由器等基础通信设施,通过分布式协议自组成网络。传感器网络中的传感器节点主要有两类:普通传感器节点和汇聚节点。汇聚节点为一个特殊节点,它是中心处理节点,也称网关节点。该节点可