无线传感器网络节能策略的研究

【摘要】：近年来,无线传感器网络技术得到了飞速发展和广泛关注。作为影响传感器网络性能的一个核心因素,网络的能耗问题己成为当前的研究热点之一。本论文重点研究了与无线传感器网络节能相关的两个方面的问题：节点能耗问题及能量感知路由问题,提出了相应的模型和算法,并进行了仿真验证与分析。 首先,文章研究介绍了无线传感器网络的网络体系结构及标准化进程。第二,研究介绍了无线传感器网络现有的路由协议,并对它们的优缺点进行了对比分析。第三,为了降低传感器节点能量消耗,提出一种基于DVS和DMS协作的节能技术。该技术采用了预测机制,通过对日志数据的分析处理,估算传感器节点的微处理器及无线电传输设备的负荷,从而实现DVS和DMS很好地协作。仿真结果表明,相比未使用任何节点节能技术的传感器,提出的方法能够实现节点节能高达40%左右。第四,提出具有三个不同的版本路由算法——OPA。该算法采用负载均衡技术及网络的能量估算技术,通过平均在每个传输轮的最大归一化能量而进行路径选择。最后,对三个版本的OPA进行了算法描述和实验仿真。仿真结果表明,提出的算法的性能优越,能大幅度地提高网络的生命周期及汇聚节点收到的数据包数量。 【关键词】：无线传感器网络 节能技术 能量感知路由 负载匀衡
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-8
• 缩略语8-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.2 课题研究的意义10-11
• 1.3 论文主要工作11-12
• 1.4 论文结构12-13
• 2 无线传感器网络技术13-21
• 2.1 无线传感器网络体系结构13-14
• 2.1.1 网络系统架构13
• 2.1.2 无线传感器网络的协议层次结构13-14
• 2.2 无线传感器网络的现有网络标准14-19
• 2.2.1 IEEE 802.15.4标准14-16
• 2.2.2 ZigBee标准16-18
• 2.2.3 6LowPan草案18-19
• 2.3 无线传感器网络的应用前景19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 无线传感器网络路由协议的研究与设计21-30
• 3.1 典型节能路由协议的介绍21-26
• 3.1.1 平面路由算法21-23
• 3.1.2 层状路由算法23-26
• 3.2 节能路由协议的设计26-28
• 3.2.1 影响路由协议设计的因素26-27
• 3.2.2 网络层路由协议的设计27
• 3.2.3 路由协议性能的衡量标准27-28
• 3.3 典型路由协议的性能对比分析28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 4 无线传感器网络节点节能技术30-42
• 4.1 无线传感器网络节点结构30-31
• 4.2 节点能耗分析与节能策略31-34
• 4.2.1 节点能耗分析31-32
• 4.2.2 节点节能策略32-34
• 4.3 基于负荷预测的节点节能技术34-39
• 4.3.1 DVS与DMS使用的难点问题34
• 4.3.2 LPPST的设计思想34-35
• 4.3.3 LPPST的实现过程35-37
• 4.3.4 LPPST技术的示例操作37-39
• 4.4 性能仿真39-41
• 4.4.1 应用环境假设39
• 4.4.2 仿真参数及线程集设定39-40
• 4.4.3 仿真结果分析40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 5 基于能量感知的能耗均衡算法42-57
• 5.1 前言42-43
• 5.2 能量感知路由的概述43-45
• 5.2.1 单路径能量感知路由模型43-44
• 5.2.2 多路径能量感知路由模型44-45
• 5.3 OPA算法实现的物理基础45-47
• 5.3.1 无线电传输信道模型及能耗模型45-47
• 5.3.2 假定条件47
• 5.4 OPA算法的设计思想47-49
• 5.5 OPA算法的实现过程49-52
• 5.6 算法性能仿真52-56
• 5.6.1 场景设置53
• 5.6.2 仿真参数设定53-54
• 5.6.3 仿真结果分析及评价54-56
• 5.7 本章小结56-57
• 6 总结与展望57-59
• 6.1 总结57-58
• 6.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64

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