wsn中基于能量的休眠调度算法研究

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1、分类号：TP393单位代码：10183研究生学号：研2013532099密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）WSN中基于能量的休眠调度算法研究AResearchofSleepSchedulingAlgorithmBasedonEnergyinWSN作者姓名：刘永强专业：计算机应用技术研究方向：无线传感器网络指导教师：王爱民副教授培养单位：计算机科学与技术学院2016年5月未经本论女作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的

2、复制、修改、发巧、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕古学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研巧做化重要贡献的个人和集体。本人完全意识到本，均已在文中拟明确方式标明声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：到苯Ｊ私曰期：ｆ会年月之戶曰WS

3、N中基于能量的休眠调度算法研究AResearchofSleepSchedulingAlgorithmBasedonEnergyinWSN作者姓名：刘永强专业名称：计算机应用技术指导教师：王爱民副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年5月24日摘要摘要WSN中基于能量的休眠调度算法研究无线传感器网络（Wirelesssensornetworks，WSN）是由许多传感器节点通过无线通信方式组成的一个多跳的自组织的网络系统。是没有基础设施的无线网络，其节点携带的能量十分有限，而在大多数应用中，给节点充电是不现实

4、的，故能量是制约其大规模应用的一个重要因素。在WSN中通常部署了大量的传感器节点，如果所有的传感器节点都同时工作，将会产生大量的冗余数据，不仅浪费了节点能量，还增加了数据融合的难度。通过休眠调度的方式，让一部分节点工作，其余的节点都进入休眠状态，工作节点负责对监测区域进行数据采集和处理，当网络拓扑结构发生改变时，唤醒休眠节点以替换失效的工作节点使得网络能够正常工作。高效的休眠调度算法不仅可以延长网络的生命周期而且还可以提高数据收集的效率。本文针对现有休眠调度算法生成的工作节点之间还存在很多重叠区域的情况，提出

5、了寻找最小工作节点集的休眠调度算法（FMWS），该算法采用了循环迭代的工作模式，先复用其它经典的覆盖算法得到初始覆盖集，然后通过协商的方法减少节点间的重叠区域，使每个节点的覆盖面积达到最大化。第一阶段本文选取了CCP算法得到初始的工作节点集。第二阶段引入预工作机制通过休眠节点模拟工作节点的运行方式进行节点间的协商，进一步找出可休眠的工作节点并予以状态转化，从而进一步减少了工作节点数。协商的内容中也包含了位置因素，使节点间的重叠面积进一步缩小，从而节省了网络能量，延长了网络生命周期。为了平衡网络能量负载和避免节

6、点状态转换冲突，引入了回退机制，回退时间和节点剩余能量相关联，保证剩余能量越多的节点进入工作状态的概率越大。为了降低CCP算法的复杂度，引入了一个临时控制状态，限制了当前节点参与其它节点的冗余计算，从而减少了节点冗余计算时邻居工作节点数，降低了计算的复杂度，使得该算法的复杂度降为O(n)。在很多WSN应用中，并不需要节点全覆盖整个监测区域，允许监测区域中出现少量的盲区，从而可以减少网络能量消耗。本文提出了分布式部分覆盖休眠调度算法（DSSAP），也采用两轮迭代工作模式。第一阶段将节点感知区域划分成若干小方格区

7、域，把计算节点面积的覆盖比例转化为计算小方格个数的覆盖比例，设置阈值确定冗余节点。这样将连续的节点感知区域离散化，简化了计算方法并提高了冗余计算的精确度，I摘要也降低了计算的复杂度。第二阶段也引入基于预工作机制的协商方法降低节点冗余度，针对网络中可能存在“孤立”节点的情况，引入GAF算法思想，把监测区域划分成多个小区域，并通过节点协商方法搜索所有孤立的子区域，通过唤醒孤立区域中的一些休眠节点以保证网络连通性。通过在NS-2仿真平台上运行FMWS和DSSAP算法。实验结果表明：FMWS算法不会产生盲点，在工作节

8、点数及平均覆盖度方面，该算法的表现比其它算法好。初始部署节点越多，该算法产生的工作节点数比其它算法越少。工作节点数比CCP算法少10%左右。DSSAP算法产生的工作节点数比全覆盖算法少很多，随着网络覆盖比例不断减小，产生的工作节点数也不断减小。一般地，高覆盖比例意味着高的服务质量，因此在实际应用中，需要根据不同的应用来设置不同的网络覆盖比例。实验表明，当覆盖比例为90%时，网络能够取得一个好的平衡。