无线传感器网络中移动数据收集优化算法研究

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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)以其低功耗和自组织的特点在军事、健康监测、环保等领域得到广泛应用。传统情况下,传感器节点发送数据给汇聚节点可采用单跳长距离传输或者多跳短距离传输。但是,远距离通信不符合传感器节点能量受限的客观条件,而多跳传输增加了源节点和汇聚点之间的节点的能量消耗。为了减少传感器节点的能量消耗,引入了移动汇聚点,采用短距离通信和单跳的方式进行数据传输,在传感器节点间移动来收集节点的数据。针对移动汇聚点带来的时延问题,本文提出先对无线传感器网络进行分簇,形成簇头节点和簇内普通节点的层次化网络拓扑结构,移动汇聚点通过访问簇头节点收集全网络传感器节点的数据,具体由无线传感器网络分簇算法和移动汇聚点路径规划算法两部分组成。(1)提出基于能量和节点密度的分簇算法,该分簇算法选取簇头时不仅考虑了节点的剩余能量还考虑了节点的邻居节点密度,算法结果显示:最终形成的簇头节点位于簇的中间、每个簇的节点数量均衡、簇内节点和簇头节点间的距离小于单跳传输距离,实现了均衡网络负载、延长网络生存周期的目的。(2)提出基于移动汇聚点的路径规划算法,包含簇内路径和簇间路径。分簇算法将无线传感器网络分成若干个大簇,大簇内的簇头节点按照距离远近形成簇头节点序列,在簇内路径中移动汇聚点根据簇头节点序列的顺序访问簇头节点。在簇间路径中采用最近邻选择法,选择距离当前位置最近的大簇作为下一个访问大簇。实验结果表明算法形成的移动汇聚点移动路径长度得到减少,降低了数据收集的时延。
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