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《电子科技大学》 2010年
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无线传感器网络节能策略及算法研究

唐伟  
【摘要】:无线传感器网络通常是由一组小体积、低功率且具有无线通信能力的传感器设备所构成的无线多跳网络,有机地结合了分布式信息收集、计算处理及无线通信技术,具有数据中心、面向应用及资源约束等特征,拥有广阔的应用前景,同时也提出了许多挑战。由于无线传感器节点能源的苛刻限制,节能是无线传感器网络中最大的挑战之一,对无线传感器网络设计的各个方面都产生了直接的影响。本文围绕无线传感器网络的节能策略及算法进行了研究,主要研究了单点聚合、多点聚合与多点聚合多径路由策略下最大网络生命期优化路由问题以及空间剖分策略下最小网络总能耗基站位置优化选择问题。 针对数据聚合无线传感器网络,延长网络生命期的关键在于采用数据聚合减少网络负载的同时均衡节点能耗,依赖于数据聚合策略的选择。在第二章中研究了单点聚合路由策略。在该策略中,节点选择单个邻居进行数据聚合。提出了以最小能耗生成树为基础结构的数据聚合点优化选择算法,采用遗传算法与梯度下降联合优化的方法对节点能耗进行均衡,提高网络生命期。 第三章在第二章的基础上放松了对数据聚合点选择的单一性,考虑了多点聚合路由策略,允许节点将原始数据分发到各相邻节点进行数据聚合。提出了基于最小能耗生成森林的原始数据分配算法,采用线性规划的方法优化节点对原始数据流的分配。应用次梯度方法设计了相应的分布式算法,通过节点间的数据交换与计算实现原始数据流的优化分配。 第四章在第三章的基础上进一步放松对聚合数据传输路径的单径约束,考虑了多点聚合多径路由策略,允许聚合数据通过多条路径进行传输。设计了基于线性规划的路由算法获得最大网络生命期,对聚合数据流中的环路进行了消除。提出了聚合数据率约束下的网络生命期的优化路由算法,并对网络聚合数据率与网络生命期之间的权衡关系进行了讨论。 第五章研究无线传感器网络中以节能为目标的基站位置优化选择问题。依据网络总能耗目标函数的分段光滑性,提出了基于最短路径树的空间剖分策略对问题进行分治,将空间划分为若干剖分单元,节能路由在各剖分单元中具有不变性。讨论了剖分单元的结构及相邻剖分单元的搜索算法,给出了一维空间中的基站位置优选算法,并为二维空间的情形提出了三种启发式算法以获得性能优良的基站位置。 最后,第六章对全文进行总结,归纳了文本研究工作的重点,并对未来的研究方向与热点问题作出了展望。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN929.5;TP212.9

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国期刊全文数据库 前5条
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