无线传感器网络中vMIMO路由的能量有效性研究.pdf

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChinaft!士学位论论文题目无钱络中路由的能量有故性所究孙丈君作者姓名计算机用技术学科专业黄到生教校导师姓名二一五年四月完成时间?S神在尤大篸硕士学位论文无线传感器网络中路由的能量有效性研究作者姓名：孙文君学科专业：计算机应用技术导师姓名：黄刘生教授完成时间：二一五年四月UniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforMaster'sDegreeResearchonEnergyefficiencyofvMIMO-basedroutingForwire

2、lesssensornetworksAuthor'sName:WenjunSunSpeciality:ComputerApplicationTechnologySupervisor:Prof.LiushengHuangFinishedtime：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：波签字日期：、：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著

3、作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开□保密（一年）作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：摘要摘要随着信息技术和移动互联网的发展，人与人、人与物、物与物的联系正在逐渐加深。无线传感器网络（作为推动物联网蓬勃发展的关键性技术，吸引了学术界和工业界的广泛关注。作为一种新的网

4、络形态，无线传感器网络架起了人与物信息交流的桥梁，在医疗护理、环境监测、军事安全等领域获得丰硕的应用成果。然而，在大规模应用部署之前传感器网络仍然受到一些关键性问题的困扰，特别是能效问题，严重影响网络的部署规模，制约网络使用寿命。传感器结点往往体积小、结构简单，携带的能量有限。在能源补充、替换手段受到环境因素制约时，降低节点能耗，提高能量有效性成为延长网络寿命的主要途径。在众多节能方案中，基于虚拟多输入多输出（技术的能效路由逐渐成为研宄热点。本文基于大量路由的研究成果，针对当前研宄中普遍存在的不足，构建了一个简洁有效的传输模型并开展能量有效的路由研宄。本文的传输模型摆脱了固定结构如

5、分簇的约束，放开了合作传输模式的自由选择，从而保证相关算法能够充分发掘空间分集带来的能效优势。在此之上，本文针对能效的能量、生命期优化问题分别展开路由方案与算法设计：基于的能量最小路由问题。该问题关注路由过程中各节点的整体能耗水平，要求路由方案寻找一条从源节点到目的节点的最节能转发路径。针对此问题，本文基于算法，提出了一个分布式的能量最小的路由算法（。它通过构造虚拟合作图来转化传输中节点间的合作关系，形成统一的路由计算，最后分布式求解得到能耗最少的路由。从虚拟合作图中的节点、链路组成入手，本文给出了该算法时间复杂度和消息复杂度的详细分析。实验结果表明，本算法能够充分挖掘节点间的合作

6、传输关系，实现最优的算法性能。例如，该算法比传统的路由方案平均可以节省左右的能量消耗。基于的生命期最优路由问题。当路由仅关注总体的能量消耗，而忽略路径中节点的剩余能量水平时，随着时间的推移网络中将会出现路由中断、拓扑变动等问题，从而影响节能的实际效果。因此，本文从路由生命期优化的角度进一步探宄能量有效性，提出了一个分布式的面向生命期优化的路由算法（。该算法首先借鉴最短路径算法思想，计算非合作条件下的生命期最优路由，在此之上构建节点间的合作传输，通过多次迭代不断延长路由的生命期。经过理论分析，该算法能够实现近似比为的性能保证。实验结果表明，本算法展现出明显的性能优势，例如在密集拓扑下

7、，相对于协作通信中的路由算法平均可以延长的生命期。关键词：虚拟多输入多输出；路由；能量有效性；生命期；无线传感器网络ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofinformationtechnologyandmobileInternet,therela?tionsofpeopletopeople,peopletoobjects,objectstoobjectsbecomeclosergradually.Wirelesssensornetwo