無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點休眠調(diào)度機制研究.pdf

1、隨著微傳感器技術、無線網(wǎng)絡技術以及嵌入式處理技術的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡在民用和軍事領域得到了廣泛的應用。無線傳感器網(wǎng)絡一般是由大量采用電池供電的傳感器節(jié)點布撤而成，布置在無人值守的野外，節(jié)點高度能量受限，同時難以更換和充電。如何在單個節(jié)點生存期有限的情況下，節(jié)省網(wǎng)絡能量以延長整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的生存時間，是無線傳感器網(wǎng)絡設計中的一個重要挑戰(zhàn)，而節(jié)點休眠調(diào)度和分簇拓撲控制是兩個比較有代表性的節(jié)能手段。 無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點通常以高密度

2、布撒，存在很多的冗余節(jié)點。節(jié)點休眠調(diào)度使部分節(jié)點進入休眠狀態(tài)，并輪換工作節(jié)點，從而實現(xiàn)延長網(wǎng)絡生存時間的目的。本文針對有目標監(jiān)控需求的網(wǎng)絡應用環(huán)境中的節(jié)點休眠調(diào)度問題，利用整數(shù)規(guī)劃進行了建模，并提出一個基于最小化監(jiān)控能量開銷的近似算法加以解決，仿真實驗驗證了它的有效性。 分簇拓撲控制將網(wǎng)絡劃分為多個類似子網(wǎng)的簇，在網(wǎng)絡中形成層次結構，由一些挑選出來的簇頭節(jié)點來負責簇內(nèi)數(shù)據(jù)的融合和向匯聚節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)，能夠控制簇內(nèi)節(jié)點的通信，降低節(jié)點

3、的通訊能量開銷，本文結合休眠調(diào)度和分簇拓撲控制的節(jié)能優(yōu)勢，提出一種基于分簇的節(jié)點休眠調(diào)度機制，利用簇頭節(jié)點來協(xié)調(diào)簇內(nèi)節(jié)點的休眠調(diào)度，以提高休眠調(diào)度的節(jié)能效率。在該機制中，為了使簇頭能夠有效了解簇內(nèi)節(jié)點信息，掌握簇內(nèi)拓撲結構以進行休眠調(diào)度，設計了一個高效的簇內(nèi)拓撲結構生成協(xié)議。同時，為了進行工作節(jié)點的選擇，提出一個基于貪心策略的最小連通覆蓋集構造算法。仿真實驗證明，基于分簇的節(jié)點休眠調(diào)度機制能夠有效降低無線傳感器網(wǎng)絡的能耗，并延長網(wǎng)絡生存