无线传感器网络中移动性辅助的能量补充机制研究

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1、万方数据学校代码10286分类号：!里兰窆兰密级：垒珏UDC：螋：2学号：!!!垒!垒隶韵太

2、_·量硕士学位论文无线传感器网络中移动性辅助的能量补充机制研究研究生姓名：随窒强导师姓名：陶呈申请学位类别工堂亟±学科专业名称让姑嵯瞠皇撞苤论文提交日期至Q】垒生旦论文答辩日期至垒!璺生垒垦旦垒2旦学位授予单位壶直太堂学位授予日期至Q!璺生旦答辩委员会主席昱垦堑评阅人囱董宣(鲤至≥董盍强2014年月日万方数据RESEARCHOFMOBILITYBASEDENERGYREPLENISHMENTSCHEMEINWIRELESSSENSORNETWORKAThesisSubmitted

3、toSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYCHENWenqiangSupervisedby弘OJunASSOCL气：IEPROFESSORSchoolofComputerScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune6，2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大

4、学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名．．．&玺三肇．．日期：丕!生。』。2东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：2盘：至

5、j鸶导师签名：万方数据摘要近年来，无线传感器网络中的能量补充技术在学术界和产业界受-至Jlfl泛关注。根据能量来源的不同，现有的能量补充技术可大概分为两类，一类利用外部环境的可再生能源，如传统的太阳能、风能等进行能量补充，而另一类则是借助新兴的无线能量传输技术，配合节点的移动性为传感器补充能量。相对于传统基于可再生能源的能量补充技术，基于无线能量传输与节点移动性的能量补充方式将更加灵活，可控性也更强，能够为网络提供更加稳定的服务质量。然而由于受到运动速率和能量传输效率的限制，为了提高能量补充的及时性，移动节点的能量补充方案，即它们如何在网络中运动、何时为哪个传感器节点进行

6、能量补充、何时结束等等，对无线能量补充技术的研究与应用是至关重要的。由于无线传感器间的路由与多跳传输对节点的能耗有着举足轻重的影响，而节点能耗与能量补充方案的设计更是有着直接的联系，因此本论文首先提出了一种基于入边形网格的分簇路由算法(HexagonalClusteringandRoutingalgorithm，HCR)，在完成数据路由，降低人部分节点能耗的同时，使得网络中的能耗状况能够有规律地分布，以便能量补充方案高效执行。然后结合HCR算法中能耗分布的特点，论文提出了一种基于HCR算法的移动辅助能量补充机制(HCRbasedMobileEnergyReplenishm

7、entScheme．HMERS)，它能够有效降低传感器节点剩余能量的衰减速率、提高能量补充的及时性、延长网络生命期。论文的主要工作，体现在以下几个方面：·以利用移动辘助的能量补充场景为基础，提出基于六边形网格的分簇路由算法：该算法通过使用六边形网格将网络划分成簇，一方面可将簇头间的传输距离控制在一定合理范围内，减少节点间用于无线通信的能耗，另一方面簇头也能较均匀地分布在网络中，避免簇头过于集中。另外，HCR算法的簇间路由使得数据流汇聚到少部分易于访问的节点上，以便移动节点能够及时地为之服务。然后从理论上定量分析了网络的流量特点、节点与网络的平均能耗并结合仿真实验进行了验证

8、，最后从网络能耗、网络生存节点数等方面评价了HCR算法的表现，为能量补充方案的设计打下基础。·针对现有工作的不足，提出基于HCR算法的移动辅助能量补充机制：利用HCR算法中节点间流量与能耗分布的特点，简化了移动路径的计算，合理地规划各簇能量补充的时间，在减低机制计算复杂度，提高实用性的同时，有效地针对网络中负载较重的传感器节点进行能量补充，从而有效保护能耗较高的节点，延长网络生命期。然后本论文也在理论上定量分析了在不同移动节点数下移动路径的平均长度上界以及HMERS延长的网络生命期。·在仿真平台上，对HMERS算法进行实现，通