無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理與能耗研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是涉及多學(xué)科知識(shí)的新型網(wǎng)絡(luò)，綜合了傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無(wú)線通信技術(shù)等，應(yīng)用前景十分廣泛，是21世紀(jì)前沿新技術(shù)之一。
　　 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限，能量高效的數(shù)據(jù)管理和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命是該領(lǐng)域很多學(xué)者十分關(guān)注的問題。傳感器節(jié)點(diǎn)是一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算和控制單元，能夠?qū)崿F(xiàn)自身的數(shù)據(jù)管理，即數(shù)據(jù)感知、分析、轉(zhuǎn)發(fā)以及自身狀態(tài)的控制，或者是與其它節(jié)點(diǎn)協(xié)同完成數(shù)據(jù)管理。節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的組成部分，它與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、、節(jié)點(diǎn)自身特性以及節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)密切相關(guān)。如何有效地管理節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)改善網(wǎng)絡(luò)能量效率和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命具有重要意義，目前國(guó)內(nèi)外尚缺乏無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的具體研究。
　　 通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的有效管理，為查詢者提供可靠數(shù)據(jù)，減少通信中不必要的廣播能耗和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能耗，從而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量利用率和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。本文圍繞無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理和能耗處理技術(shù)，著重從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?、?jié)點(diǎn)分類管理和節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)四個(gè)方面

3、進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ①結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)的特性，討論了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理的關(guān)系。分析得到良好的拓?fù)涔芾恚侠淼墓?jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)處理和節(jié)點(diǎn)調(diào)度控制對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理與降低網(wǎng)絡(luò)能耗有著重要作用。最后討論了節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)管理與能耗處理技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容。
　　 ②分析了現(xiàn)有分簇算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了基于參數(shù)優(yōu)化的分簇算法。以降低簇間通信能耗為目標(biāo)，給出了簇間最優(yōu)單跳距離、分簇角與節(jié)點(diǎn)物理參

4、數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)目的關(guān)系；以減少簇頭更換頻率和降低簇內(nèi)廣播能耗為目標(biāo)，提出了簇頭連續(xù)擔(dān)任本地控制中心直至其工作次數(shù)到達(dá)最優(yōu)值才被候選簇頭替換的簇內(nèi)數(shù)據(jù)收集機(jī)制。仿真結(jié)果表明所提分簇算法能夠有效降低簇內(nèi)、簇間通信能耗，并能顯著延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。
　　 ③利用節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和分析功能，提出了基于感知數(shù)據(jù)綜合支持度的節(jié)點(diǎn)分類算法。簇頭利用誤差函數(shù)和模糊函數(shù)分析成員感知數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，獲取節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)綜合支持度，由此將成員節(jié)點(diǎn)劃分為沖突節(jié)點(diǎn)、補(bǔ)充節(jié)點(diǎn)和

5、可靠節(jié)點(diǎn)。針對(duì)休眠的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)分析節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)綜合支持度及其增量，給出了相應(yīng)的休眠控制規(guī)則。針對(duì)具有高綜合支持度的冗余節(jié)點(diǎn)，給出了相應(yīng)的調(diào)度規(guī)則以降低簇頭能耗和盡可能實(shí)現(xiàn)簇間節(jié)點(diǎn)能耗均衡。仿真結(jié)果表明算法能夠?qū)崿F(xiàn)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)分類，降低簇內(nèi)數(shù)據(jù)收發(fā)量并能有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。
　　 ④以減少簇內(nèi)數(shù)據(jù)收發(fā)量為目標(biāo)，提出了面向數(shù)據(jù)收集的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)算法。簇頭采用GM(1，1)預(yù)測(cè)模型和動(dòng)態(tài)更新參數(shù)陣列的機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)部分成員感知數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)。針對(duì)簇