基于空間相關性和運動Sink的事件驅動傳感器網(wǎng)絡節(jié)能策略研究.pdf

1、大規(guī)模的網(wǎng)絡部署、自組織的組網(wǎng)方式、能量有限的網(wǎng)絡節(jié)點、動態(tài)變化的無線信道以及各種類型的流量模型和數(shù)據(jù)收集方式是傳感器網(wǎng)絡的固有特性。這些特性在實現(xiàn)網(wǎng)絡功能的同時，也會影響到網(wǎng)絡的整體性能。目前，對傳感器網(wǎng)絡的研究和應用引起了國內外學術界高度重視。特別是在大規(guī)模部署的傳感器網(wǎng)絡中，如何設計專用的算法和協(xié)議來更好地節(jié)省能量、提高網(wǎng)絡整體性能已經成為研究的熱點問題。本文圍繞這一主題，在一些與節(jié)能和提高網(wǎng)絡性能密切相關的算法和協(xié)議方面展開研究

2、。 本論文的主要工作和創(chuàng)新性成果包括： (1)基于鄰近傳感器節(jié)點事件檢測的空間相關性，提出了一種能量優(yōu)化的傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議在對能量優(yōu)化的傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議研究方面，綜述了目前國內外在隨機競爭模式方面所做的主要研究工作。論文基于現(xiàn)有研究成果，結合節(jié)點監(jiān)測數(shù)據(jù)的質量以及數(shù)據(jù)之間存在的空間相關性，在代表節(jié)點的篩選策略方面開展研究，提出了一種滿足服務質量要求、能量優(yōu)化的傳感器網(wǎng)絡隨機競爭MAC協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的質量

3、賦予節(jié)點在接入共享信道時的不同優(yōu)先權，同時抑制低質量監(jiān)測數(shù)據(jù)的發(fā)送。從而在滿足服務質量要求的前提下，通過盡可能地降低網(wǎng)絡通信量來延長網(wǎng)絡生命周期。 (2)綜合空間相關性與混合MAC協(xié)議設計，提出了一種能量優(yōu)化的傳感器網(wǎng)絡混合MAC協(xié)議研究發(fā)現(xiàn)，在事件感知區(qū)域的不同信噪比子區(qū)域采取不同MAC機制能提高對源信號重建的性能。論文綜述了目前國內外在混合MAC協(xié)議設計方面所做的主要研究工作。在基于空間相關性MAC協(xié)議的工作基礎上，結合上述

4、研究成果，提出了一種混合MAC協(xié)議。該協(xié)議將整個事件感知區(qū)域劃分為三個子區(qū)域，每個子區(qū)域采用不同的信道接入方式。其設計思想也是希望盡可能地減少需要發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)的節(jié)點數(shù)量，以達到降低能耗的目的。 (3)在對運動單點信號源的估計過程中綜合考慮信號采樣的空間相關性因素，提出了一種能量優(yōu)化的運動單點信號源重建算法在信號處理領域，通過數(shù)據(jù)采樣來估計原始信號的一組參數(shù)值是一個經典問題?，F(xiàn)有對移動信號源的估計算法大都沒有綜合考慮采樣之間存在的

5、空間相關性，而目前基于空間相關性的研究成果往往難以擴展到移動信號源的環(huán)境。論文針對現(xiàn)有工作的不足，提出了一種基于空間相關性、能量優(yōu)化的運動單點信號重建算法。該算法通過運動預測以及確定需要發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)的最佳距離來降低網(wǎng)絡通信量。 (4)針對事件驅動的傳感器網(wǎng)絡應用，提出了一種基于運動匯聚節(jié)點的能量保護策略在事件驅動類型的傳感器網(wǎng)絡應用中，位于事件感知區(qū)域之外的節(jié)點的能量主要耗費在數(shù)據(jù)轉發(fā)上。直觀而言，匯聚節(jié)點離事件區(qū)域越遠，需要轉