無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)匯聚路由問(wèn)題的研究.pdf

1、由集成了信息感知、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線通信等功能的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)協(xié)同工作構(gòu)建的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是采用全新信息獲取和處理技術(shù)的新型網(wǎng)絡(luò)，可以廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)保、安全、醫(yī)療、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及空間探索和災(zāi)難救援等多個(gè)領(lǐng)域，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注和高度重視。如何提高能源效率是傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究重點(diǎn)，采用網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理技術(shù)是降低能耗的重要手段，而數(shù)據(jù)匯聚與數(shù)據(jù)路由相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理的重要方法。本論文以能源效率為目標(biāo)，圍繞傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)匯聚路

2、由問(wèn)題展開(kāi)研究，包括以下幾方面內(nèi)容： (1)本文首先分析了使用不同的數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的能耗情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了復(fù)雜匯聚算法的能耗開(kāi)銷(xiāo)。在此基礎(chǔ)上提出：在使用數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)匯聚路由問(wèn)題需要綜合考慮傳輸開(kāi)銷(xiāo)和匯聚開(kāi)銷(xiāo)的影響。 (2)對(duì)聯(lián)合優(yōu)化傳輸開(kāi)銷(xiāo)和匯聚開(kāi)銷(xiāo)的最小能耗數(shù)據(jù)匯聚樹(shù)問(wèn)題進(jìn)行了定義并提出一種隨機(jī)逼近算法MFST，理論證明，MFST算法與該問(wèn)題最優(yōu)解的逼近度期望值為5/

3、4log(k+1)，k為網(wǎng)絡(luò)中信息源點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 (3)為解決MFST在數(shù)據(jù)相關(guān)性較小時(shí)性能不理想的問(wèn)題，本文提出一種可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性和匯聚開(kāi)銷(xiāo)的大小動(dòng)態(tài)決定數(shù)據(jù)相遇點(diǎn)是否進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚的匯聚路由算法AFST，該算法將何時(shí)何地進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚的決策機(jī)制嵌入到數(shù)據(jù)路由的選擇過(guò)程中，可以進(jìn)一步減少網(wǎng)絡(luò)的能耗開(kāi)銷(xiāo)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的生命周期。數(shù)學(xué)證明和仿真實(shí)驗(yàn)表明：AFST算法可以大大改善MFST算法在數(shù)據(jù)相關(guān)性弱、匯聚開(kāi)銷(xiāo)高時(shí)的性能。