無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能路由與協(xié)同計算.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新興的數(shù)據(jù)收集和處理技術(shù)。其主要組成部分是部署在被觀測區(qū)域中的大量微小的無線傳感器節(jié)點所構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)，具有大規(guī)模性、自組織性、動態(tài)性等特點。這些新特性使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)、醫(yī)療護(hù)理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但其資源受限的特性，特別是能量受限的特性，也對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的設(shè)計者們提出了許多挑戰(zhàn)，這引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界高度重視。本文對資源受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能路由協(xié)議和協(xié)同計算進(jìn)行了研究，

2、主要包括以下3個方面的工作： 1.路由協(xié)議負(fù)責(zé)尋找源節(jié)點和目的節(jié)點之間的優(yōu)化路徑，并將數(shù)據(jù)包沿優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，無線傳感器節(jié)點的能量受限的特性使得能耗問題成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由中所必須考慮的基礎(chǔ)性問題之一。本文基于結(jié)合了數(shù)據(jù)聚合的層次路由協(xié)議LEACH，提出了一種節(jié)能路由協(xié)議MELEACH，該協(xié)議根據(jù)無線傳感器節(jié)點的能量水平選擇簇首，通過控制簇首之間的距離保證簇首的均勻分布，用樹型拓?fù)浯鍸EACH中的星型拓

3、撲。這些改進(jìn)使得MELEACH在保持LEACH原有優(yōu)點的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了更好的節(jié)能效果。分析和模擬實驗顯示，我們的改進(jìn)有效地延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間并降低了網(wǎng)絡(luò)延遲。 2.針對需要無數(shù)據(jù)聚合的原始數(shù)據(jù)上傳的應(yīng)用場景，討論了傳統(tǒng)的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)策略給無線傳感器網(wǎng)絡(luò)帶來的能量不平衡問題。本文在網(wǎng)格拓?fù)涞臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，采用按概率隨機轉(zhuǎn)發(fā)的策略，有機組合了逐跳轉(zhuǎn)發(fā)模式和直接傳輸模式，有效防止了部分節(jié)點被過度使用的情況，延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間。

4、3.無線傳感器節(jié)點的一個重要特性就是具有一定數(shù)據(jù)處理能力。但其資源受限的特性決定了往往需要多個節(jié)點的相互協(xié)作才能完成較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。本文研究了在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中通過協(xié)同計算有效地進(jìn)行矩陣乘法的問題。在給定的網(wǎng)絡(luò)模型中，本文給出了在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行并行矩陣乘法所需要的并行步數(shù)的下限，給出了兩個在時間復(fù)雜度上達(dá)到該下限的并行算法——CaD和WSN-Cmmon，并通過詳細(xì)的分析和模擬實驗對算法的時間代價、空間代價和能耗等性能進(jìn)行了全