基于能量均衡的无线传感器网络数据收集策略研究

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无线传感器网络由于其低功耗、具有一定自适应性等特点,受到学术界广泛关注和研究。近些年来,业界对网络性能的要求逐渐提高,尤其是对网络的能量均衡性、寿命等性能有着越来越严苛的要求。然而现有的数据收集策略仍然存在能量不均衡而影响网络寿命的问题,需要进一步提升网络的相关性能,因此研究能量均衡的数据收集策略具有重要意义。针对基于能量均衡的分簇无线传感器网络数据收集策略,本文主要从以下两个方面展开了研究:首先,针对采用单一固定基站的无线传感网络,提出了一种基于能量均衡的簇状路由策略,该策略以延长网络寿命为目标,设计了基于剩余能量与节点位置的簇头轮换策略,建立了簇头持续运行轮数预测模型。当节点的剩余能量高于网络剩余能量均值且距离簇中心越近时,节点更易被选为簇头;簇头持续运行轮数预测模型使得簇头轮换更加合理,避免了传统簇状路由中频繁轮换簇头而导致能量浪费。仿真结果表明,提出的基于能量均衡的路由策略,在保证数据传输量的前提下比传统簇状路由策略有着更多的全部节点存活轮数,更高的能量均衡性以及更长的网络寿命。其次,针对采用固定基站与移动基站协作的无线传感器网络,提出了一种基于能量均衡的路由策略。该策略包含移动基站轨迹设计和普通节点与虚拟头的对应关系设计两部分。对于移动基站轨迹设计,预测了合理的移动基站停靠点数量,节点密度较大的区域易被确立为停靠点以保证轨迹覆盖到更多节点,使之成为虚拟头,更多的虚拟头使网络寿命延长;对于两类节点的对应关系,该方法使各个虚拟头负责的普通节点数量和各个普通节点的传输距离都更为相近,同类节点的能耗被拉近,保证了网络能量均衡性的提升和寿命的延长。综上,本文提出的无线传感器网络能量均衡的数据收集策略在保证数据传输量的同时提高了网络的能量均衡性,延长了网络寿命,具有一定进步。
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