无线传感器网络中移动数据收集方案研究

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1、硕士学位论文无线传感器网络中移动数据收集方案研究作者姓名林佩航学科专业通信与信息系统指导教师刘徐迅副教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月ResearchondatacollectionstrategyinWirelessSensorNetworkswithmobilesinkADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LinPeihangSupervisor：A/Prof.LiuXuxunSouthChinaUniversityofTechnologyGuan

2、gzhou,China摘要无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN）已经被广泛地应用到了生产生活之中，它一般由大量的传感器节点组成。传感器节点的能量来源一般是电池，这使得节能对于WSN来说是一个巨大的挑战。传统的WSN通过多跳路由的方式传输数据，将不可避免地出现“能量空洞”问题，极大地影响网络的寿命，而引入移动基站将使得WSN有机会缓解能量空洞问题。本文针对具有移动基站的WSN，在网络的分簇和规划移动基站的移动路径方面展开了两种详细的研究：1、针对具有移动基站的WSN，设计了一种分簇方案，称为基于拓扑的分簇

3、算法（topology-basedclusteringalgorithm,TBCA）。基于TBCA并在给定WSN拓扑结构的条件下，设计了一种数据收集方案使得WSN中所有节点的数据能够被正确地收集，分簇的数目应当尽可能地少以减小延迟，且簇内的节点之间的平均距离尽可能地小以减小簇内能耗。TBCA的核心机制在于其利用拓扑结构尽可能地聚合相邻的节点成簇，从而减小网络能耗，延长网络寿命。2、针对具有移动基站的WSN被分割成若干个孤立区域的情况，提出了一种新的移动数据收集方案MADGS（Mobility-AssistedDataGathering

4、Strategy）。MADGS注重从延迟和能耗两方面来考虑问题，其主要的目标是最小化数据收集的时延或在满足时延的限制下使得网络的能耗最小化。MADGS的创新点在于根据时延要求来动态地规划移动基站的移动路径、考虑孤立区域的具体形状、充分利用区域形状缩短路径、根据区域中节点的数量分配路径长度。MADGS的应用范围广，能够为拓扑简单、节点数量少的网络快速地规划一条移动基站的移动路径；对于复杂的、节点数量庞大的网络也有相应的机制来扩展停靠点，从而最大限度地减少总体能耗，延长网络寿命。关键词：无线传感器网络；分簇算法；移动基站；数据收集；能量均

5、衡IABSTRACTWirelessSensorNetworks(WSN),whichisusuallycomposedofalargenumberofsensornodes,hasbeenwidelyusedinindustryanddailylife.EnergysourcesofsensornodesinWSNsaretypicallynon-rechargeablebatteries,whichmakeenergysavinganenormouschallenge.Multi-hoproutingindatatransmiss

6、ion,whichiswidelyusedfortraditionalWSNs,leadstoenergy-holeprobleminevitablyandshortensthenetworklifetimelargely.Toalleviatetheenergyholeproblem,thisthesisintroducedMobileSinkWirelessSensorNetwork(MSWSN)andtwostudiesonitsclusteringandmobilesinkpathplanningrespectively:1.

7、WeproposedaclusteringschemeinMSWSNwhichiscalledtopology-basedclusteringalgorithm(TBCA).BasedonTBCAandgiventopologyofaMSWSN,weproposedadatacollectionschemetoensurethedatasofallnodesinWSNcanbecollectedcorrectly.Thenumberofclustersandtheaveragedistancebetweennodesinacluste

8、rareassmallaspossibletoreducetransmissiondelayandintra-clusterenergyconsumption.Toreducenetworkenergyconsumpti