面向能耗均衡的无线传感网数据聚合技术研究

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3、．４．、．皆．．乃：ｆ杉六．ｆ７．‘冷ｔ，＞，ｆ；媒．DataAggregationTechnologybasedonEnergyBalancingforWirelessSensorNetworksThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByTian-chengShenSupervisor:Prof.Ch

4、aoShaMarch2016南京邮电大学学位论文原创性声明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，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。研究生签名心．；：乂巧／日期：ｆ南京邮电大学学位论文

5、使用授权声明本人授权南京邮电大学可＾心保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：獅导师签名；日期：伞Ｓ摘要无线传感器网络是由具有感知、计算和通信能力的节点组成。通过先进的网络协议，这些节点设备从网络空

6、间连通到了现实的物理世界。这种连通的网状网络会寻求并且利用任何可能的通信路径在节点之间通过多跳来寻找其目的节点，通过这些节点之间的互联互通，无线传感网能够传输例如温度，声音，图像等许多数据，因此具有广泛的应用前景。但节点体积很小，从而限制了其电池容量、存储空间和计算处理能力，而现代无线传感网内收集到的信息处理要求高、数据量大，数据类型也不相同，因此在数据传输过程中引入数据聚合技术以节约网络能量，在层簇式数据传输过程中保持每层或每簇能耗均衡来延长网络生命周期。距离基站越远，节点把数据传回基站消耗的能量越大，其生命周

7、期就越短。针对这个问题，本文首先将节点按照距离基站的远近分成内外两个区域。内区域间节点向上逐层聚合并转发数据，最终由顶层节点聚合完所有数据后把信息发给基站。此方法可以避免分簇数据聚合中所有簇头节点直接传输数据给基站所造成的能量代价高的缺点；外区域分成非均匀大小的簇，每个簇由簇头收集数据后逐层向上聚合转发。该方法可避免距离基站较远处的簇头节点与基站直接通信的巨大能耗。仿真实验表明，本方法同MTP算法和CDFUD算法相比，能够较好地均衡各层能耗，有效节约总能量。其次，针对在混合无线传感网数据收集过程中由于数据类型的不

8、同造成的收集效率低下，节点能耗不均等问题，提出一种新的收集协议。将网络划分为面积不相等的网格，在每个网格中引入主次簇头分别构建针对矢量和标量信息的数据收集路径。实验结果表明，同MTP、CDFUD等层簇式数据收集方法相比，本方法具备了较好的能耗均衡性和较长的网络生存时间。关键词:混合无线传感器网络，数据聚合，非均匀分簇，能耗均衡IAbstractWirelessSensor