無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)置算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之一，近年來得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)布局是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)投入運(yùn)行的首要前提，一般而言，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)及傳感器節(jié)點(diǎn)由其功能特性決定了布局位置的相對固定，為增強(qiáng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體的連通性與可靠性，經(jīng)常需要將中繼節(jié)點(diǎn)布置于網(wǎng)絡(luò)中。因此可以說中繼節(jié)點(diǎn)布局策略的優(yōu)劣決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命、通信效率等一系列指標(biāo)。
　　雖然無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)布局問題引起了越來越多的關(guān)注，但相比較于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

2、其他層的研究，中繼節(jié)點(diǎn)布局算法的研究還相對較少?，F(xiàn)存的中繼節(jié)點(diǎn)布局算法一般以布設(shè)最少的中繼節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為目標(biāo)，經(jīng)常忽視中繼節(jié)點(diǎn)布局禁區(qū)、通信容量以及網(wǎng)絡(luò)整體能耗等問題。針對目前中繼節(jié)點(diǎn)布局算法存在的問題，本文進(jìn)行了如下主要內(nèi)容的研究：
　　1、將中繼節(jié)點(diǎn)布局禁區(qū)、通信路徑不可逆、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送次數(shù)上限值以及中繼節(jié)點(diǎn)通信容量等多約束條件引入現(xiàn)有中繼節(jié)點(diǎn)布局模型，提出了基于最小通信網(wǎng)絡(luò)距離因子的布局算法評價(jià)新標(biāo)準(zhǔn)，采用枚舉法與貪婪尋優(yōu)算法相結(jié)合

3、的方案完成了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建初期中繼節(jié)點(diǎn)的合理布局以及既存網(wǎng)絡(luò)添加新的傳感器節(jié)點(diǎn)后所引起的中繼節(jié)點(diǎn)調(diào)整與追加策略。仿真實(shí)驗(yàn)表明，與常規(guī)中繼節(jié)點(diǎn)布局算法相比，本文提出的具有可操作性的多約束中繼節(jié)點(diǎn)布局與追加優(yōu)化算法能夠顯著提升通信網(wǎng)絡(luò)的能效性；
　　2、針對目前數(shù)據(jù)聚合技術(shù)中所忽略的網(wǎng)絡(luò)各層數(shù)據(jù)吞吐量差異造成數(shù)據(jù)來不及完成數(shù)據(jù)傳輸或者數(shù)據(jù)聚合處理的現(xiàn)象，研究了一種面向可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)延時(shí)自適應(yīng)分配算法，該算法不僅根據(jù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的

4、位置，同時(shí)考慮因子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)吞吐量的差異造成的不同時(shí)延，同時(shí)引入 MAC層送信等待延時(shí)補(bǔ)償，有效地減少數(shù)據(jù)無線傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)沖撞。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法在保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的同時(shí)，無損數(shù)據(jù)聚合技術(shù)的應(yīng)用有效地降低了網(wǎng)絡(luò)的通信能耗；
　　3、設(shè)計(jì)了基于CC2430的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，通過測試獲取了與其通信性能相關(guān)的參數(shù)，為前期算法研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)為后期真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的驗(yàn)證提供了硬件測試條件，此外本文在算法仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了