基于可分负载的无线传感器网络能耗问题的研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文基于可分负载的无线传感器网络能耗问题的研究作者姓名：暴占兵指导教师：刘端阳副教授浙江工业大学计算机科学与技术学院2014年3月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterResearchofEnergyConsumptioninWirelessSensorNetworkBasedonDivisibleLoadCandidate：ZhanbingBaoAdvisor：Assoc．Prof．DuanyangLiuColl

2、egeofComputerScienceandTechnologyZhejiangUniversityofTechnologyMar2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：肋与日期聊，咿岁月力日学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密影(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：黧篡≤撵日期：zo)午年5月／纠日浙江工业大学硕士学位论文基于可分负载的无线传感器网络能耗问题的研究摘要微电子、计算机和无线通信等技术的进步推动了无线传感器网络

4、(WirelessSensorNetwork，WSN)的快速发展。WSN被广泛应用于军事侦察、环境监测、智能交通等领域。在这些应用中，大量无线传感器节点随机部署于被监测区域，各节点以自组织的形式协同工作，共同完成监测任务。由于WSN节点的电源能量有限，为延长网络的生存周期，WSN能耗问题的研究已成为近年来的重点研究课题之一。传统的WSN能耗研究主要集中在两个方面：一方面是网络层的路由协议设计，另一方面是硬件层单个节点结构的设计，并提出了多种新的设计方法。也有学者研究了应用层的数据融合算法对WSN能耗的影响。然而，应用层的负载调度算法更有利于

5、研究者把握WSN的整体能耗特征、有利于WSN的能耗优化，是WSN能耗研究的一个新方向。可分负载是一种特殊的负载，它可以被分割成任意大小，且每一部分可以各自独立执行，没有执行次序限制。可分负载用于WSN应用层的负载调度算法设计是一种新的负载调度理论。目前，针对不同的可分负载WSN模型已设计了多种调度算法，但已有可分负载调度算法多以最短响应时间为调度目标，没有考虑WSN的能耗问题。而能耗问题中的能耗最小或能耗均衡对于延长网络的生存周期起着重要作用，因此基于可分负载重点研究WSN的能耗最小和能耗均衡负载调度。提出了相应的能耗优化负载调度算法：1、

6、可分负载WSN能耗最小研究：针对星型可分负载无线传感器网络的能耗最小问题，以典型可分负载调度为基础提出了朴素的顺序调度算法(SSSA)及能耗与时间权衡调度算法(ETTS)。从理论与仿真角度分别证明了SSSA算法是在最短时间要求下的能耗最小负载调度算法，并通过仿真实验验证了两种算法对减少网络能耗、延长网络生存周期的有效性。实验表明：当网络拓扑对存活节点个数依赖较高时，应采用SSSA调度算法，当网络关心初始几轮负载处理能耗时，应采用ETTS算法。并且，随给定时间的增加，ETTS算法的能耗进一步地减少。2、可分负载WSN单轮能耗均衡研究：针对星型

7、可分负载无线传感器网络的负载调度过程，在同时感知且顺序返回信息的工i浙江工业大学硕士学位论文作模型下提出了一种以能耗均衡为目标的负载调度算法(DLEBS)。该算法以降低网络能耗标准差为优化目标，在保证网络总体传输时间及传输顺序的情况下，可以得到相应的负载调度策略。仿真实验表明，算法得到的负载调度可以有效降低网络的能耗标准差。并且随给定时间的增加，算法得到的负载调度使得能耗标准差相应地减小。3、可分负载WSN剩余能量均衡研究：针对星型可分负载无线传感器网络的剩余能量进行优化，在典型可分负载调度的基础上提出了剩余能量排序负载调度算法(RESS)

8、和虚拟能力排序负载调度算法(VASS)。通过仿真实验，验证了RESS算法与VASS算法在延长网络生存周期方面的有效性，并验证了VASS算法比RESS算法稳定。每一类的研究中，针对