基于活动预测和能耗均衡的WSN路由协议

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1、基于活动预测和能耗均衡的WSN路由协议重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王强指导教师：汪成亮教授专业：计算机应用技术学科门类：工学重庆大学计算机学院二O一四年四月 ActivitypredictandEnergyBalancedRoutingProtocolforWirelessSensorNetworksAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWa

2、ngQiangSupervisedbyProf.WangChengliangSpecialty:ComputerApplicationTechnologyCollegeofComputerScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2014 重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着信息采集和处理技术、无线通信技术、传感器技术等的不断发展，无线传感网络在信息获取能力和便于布置等方面表现出明显的优势，近年来无线传感网络在生活、工业制造、军事、医疗等行业得到广泛的应用。鉴于无线传感网络

3、中传感器节点数量的庞大、体型的微小，故传感器只能采用电池供电，且不可更换。因此能耗问题成为制约无线传感网络发展的关键技术之一，也是当前该领域的研究热点之一。目前已经研究出了多种无线传感网络的节能策略，其中大多数都是从路由协议的角度展开的研究。虽然已经取得了一定的成效，但是这些研究成果都没能考虑到无线传感网络中节点所触发的时空数据表现出来的活动模式，更没有利用该种活动模式进行路由决策从而达到网络节点能耗均衡的目的。本文在无线传感网络能耗研究方面的主要工作包含了以下几个方面：1)研究网络中传感器节点所触发的时空数据，挖掘出其中的活动模

4、式，并将其数据化表示，为后面路由算法的设计提供基础。2)分析无线传感网络监测的活动规律，得出大部分活动都是重复率较高的日常活动，且同一种活动在时间、地点和触发顺序上都有相似性。鉴于此，在活动模式的基础上设计了基于活动感知的分簇算法。算法的输出为多个节点组成的活动簇。3)在活动分簇算法的输出结果下进行活动预测，并计算出活动预测权值。接着引入经济学中阿特金森指数来表示节点群的能耗均衡情况，并计算出能耗均衡权值。考虑到部分节点过早死亡对网络性能的影响，利用节点剩余能量数值计算出剩余能量权值。为了降低网络总体能耗，分析了当前节点以及后继数

5、据传输路径的能耗情况，计算出了传输能耗权值。最后，综合以上四个权值计算出用于路由选择的综合权值，并在此基础上设计了路由选择算法。4)利用NS2网络仿真环境进行仿真测试，对本文协议以和常见的协议进行仿真对比，验证了本文协议在维持网络节点能耗均衡、降低网络整体能耗以及延长网络生命周期方面的优秀性能。关键词：无线传感网络，时空数据，活动模式，能耗均衡，路由协议I 重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththedevelopofinformationtechnology,wirelesscommunicationtechnol

6、ogyandsensortechnology,WirelessSensorNetworks(WSN)showsaclearadvantageinthecapabilitytoaccessinformation.Recentyears,WSNhasbeenappliedinvariousindustries.But,becauseofthehugenumberandtinysizeofsensornodes,non-replaceablebatteryistheonlymethodofpowersupply.Thus,energyc

7、onsumptionbecomeoneofthekeytechnologieswhichrestrictsthedevelopmentofWSN.EnergyawareroutingprotocolalsobecomeoneofthehotareasoftechnologyresearchinWSN.Recentyears,avarietyofenergy-awarestrategiesforwirelesssensornetworkhasbeendeveloped.Mostofthemareenergyefficiencyrou

8、tingprotocol.Theseresearchshaveachievedsomesuccessinenergyconsumption,butactivitypatternswhichshowbySpatio-temporaldataofnod