wsn中能量优化方法研究

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1、中南大学硕士学位论文WSN中能量优化方法研究姓名：许可申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：谭长庚20080401摘要无线传感器网络是由多个具有感应和路由能力的传感器节点组成的，能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据，并对这些数据进行处理从而获得详尽而准确信息的无线网络。由于无线传感器网络是一个以数据为中心的网络，因此在传感器网络设计中路由协议的设计是一个非常关键的问题。目前有很多针对传感器网络的路由协议被提出来，但这些协议均是为静态传感器网络而设计的，存在sink节点的邻居由于需要为整个网络转发数据而迅速消耗能量的现象(被称

2、为“热点”问题)。研究表明，引入移动sink节点可以有效的缓解“热点”问题，并提高网络生存期性能。本文首先对无线传感器网络路由协议和sink节点移动策略进行了分析，总结了现有的研究现状，并对它们进行了分类比较。其次针对已有sink节点移动策略中的不足，提出了一种基于本地节点剩余能量的sink节点移动策略LMREM。LMREM是一种采用停一走方式的周期性移动策略，sink节点只有在静止时接收数据，而移动时不进行数据收发。在LMREM策略中，sink节点一次移动时只需探测本地局部节点的剩余能量，因此在探测开销和节点负担中取得了较好的平衡。此外，sink节点在探测剩余

3、能量时将节点的邻居个数也考虑在内，以避免sink节点的直接邻居由于数量太少而承受较大的网络负载。接着结合LMREM策略，针对MCF协议的不足提出了一种能量有效多路径的MMCF协议。MMCF协议消除了MCF中的数据冗余，在数据转发过程中考虑了下一跳节点的剩余能量，并且让数据通过多条路径发送，以均衡网络负载。另外，结合LMREM策略可以进一步优化MMCF协议的能量效率，提高网络生存期。最后，对结合了LMREM策略的MMCF协议进行了仿真模拟分析。通过在NS2中对LMREM—MMCF协议网络生存期、数据包丢失率和数据平均延迟等性能的测试表明，LMREM—MMCF协议显

4、著的提升了网络生存期性能，并具有良好的数据包丢失率与数据平均延迟性能。关键词无线传感器网络，移动sink，多路径路由，能量效率ABSTRACTWirelesssensornetworks(WSNforshort)usuallycomposedofalargeamountofsensorsthatdeployedinthemonitoringfieldstosensethephysicalenvironments，andafewsinksthatinvolvedingatheringdataandcommunicatingwiththeoutside．Becaus

5、eofthedata—centricapplicationthatmentionedabove，routingprotocolhasbecomethemostimportantpartofthedesigninWSN．TherearemanyroutingprotocolsdesignedforWSNbeingproposedalready．Butifthesinkisstatic，thesensorsthataroundthesink(called“hotspots”)willdepletetheirenergySOfasttodeath．Manyresear

6、cheshavepointedoutthatsinkmobilitycanreducetheaffectionofthe‘‘hotspots’’problem，andincreasethelifetimeofWSNremarkably．Firstofall，summarizationsofroutingprotocolsandsinkmovingstrategieshavebeenproposed，andcomparisonsbetweendifferentprotocolsandmovingstrategieshavebeenmade．ThenaLMREM(L

7、ocalMaximumResidualEnergyMovement)strategywasproposed，whichsuggestedthatsinkperiodicallymovetoanewpositionwiththehigheststayvaluethattogetherdefinedbyaverageneighborresidualenergyandtheneighbornumber．CombinedwithLMREMandbasedonMinimumCostForwarding(MCF)protocol，aMMCFroutingprotocolth

8、atfullysuppo