收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于半马尔可夫链的无线传感器网络能耗模型研究

孙翔  
【摘要】:片上系统(SOC, System on Chip)、微机电系统(MEMS, Micro-Electro- Mechanism System)和无线通信技术的发展进一步促使无线传感器网络(WSN, Wireless Sensor Network)被广泛的应用于这种实际环境中。无线传感器网络由大量的自组织节点组成,这些节点协作地实时监测并且感知环境数据,通过多跳方式传输数据,将信息汇聚至sink节点。 无线传感器网络不同于其他网络最大的特点即其能量有限性,由于网络内节点众多,并且时常布设在恶劣的坏境中,所以节点难以实现更换,当节点能量耗尽就会导致网络瘫痪的可能,所以WSN的能耗问题一直是人们所关注的热点,如何高效的利用节点能量一直是WSN网络需要解决的关键问题。 能耗模型作为一种衡量WSN网络能耗手段,其主要目的是为了通过能耗模型分析并解决存在的能量利用率,并建立相应的能量拓扑图,监测网络能耗,本文就建立一种高准确性的能耗模型为目的,对无线传感器网络能耗问题进行研究, 主要研究成果如下: ⑴分析了建立能耗模型的重要性,综述现有的能耗模型,并分析了现有的模型存在的不足; ⑵从节点层面与网络层面对WSN网络消耗的能耗进行了分析,总结出节点硬件能耗主要由数据无线传输模块产生,而节点软件能耗主要由MAC层与网络层的通信协议产生;在网络中层面产生的能耗主要由隐藏终端导致的数据碰撞率所引起的。通过分析无线传感器网络能耗产生原因,为之后建立能耗模型做了很好的铺垫; ⑶将节点工作方式分成四种状态,以半马尔可夫链为数学模型,建立节点状态转移概率矩阵,当时间趋于无穷时,求得节点处于各个状态的稳态概率;在此基础上分析无线传感器网络数据流特点,建立其流量模型;将流量模型与节点稳态概率相结合,建立一个新的能耗模型; ⑷搭建仿真环境,对现有能耗模型进行仿真,得出基于半马尔可夫链的能耗模型所获得的剩余能量与实际值相差0.175J(节点初始能量设置为10J),符合实际应用需求。在此基础上对模型重建阈值ξ进行仿真分析,得出随着ξ值的降低,能耗模型精确度提升,但是网络额外能耗增加,当ξ10%时,出现网络拥塞现象,导致网络总能耗剧增; ⑸基于半马尔可夫链的能耗模型绘制网络剩余能量拓扑灰度图,分析剩余能量分布特征及产生原因。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 曹方;;构筑全球无线传感器网络[J];上海信息化;2011年08期
2 李明涛;;基于ZigBee技术的无线传感器网络在油田的应用研究[J];信息系统工程;2011年08期
3 张小庆;李春林;张恒喜;;无线传感器网络的NS2扩展与仿真机制研究[J];计算机科学;2011年08期
4 ;什么是无线传感器网络(WSN)[J];软件;2010年09期
5 Iboun Taimiya Sylla;;无线传感器网络:一种低功耗、无线型应用[J];今日电子;2011年09期
6 吕晓峰;;无线传感器的网络技术应用分析[J];价值工程;2011年21期
7 黄理;张晋;;无线传感器网络软硬件组成综述[J];电脑知识与技术;2011年16期
8 马新华;;无线传感器网络数据融合技术研究[J];科技信息;2011年18期
9 党月芳;;无线传感器网络在军事领域中的应用研究[J];信息通信;2011年03期
10 何泾沙;张旸;张玉强;徐晶;;无线传感器网络防攻击技术研究[J];信息网络安全;2011年07期
11 潘恒曦;辛旺;范蟠果;;Zigbee在无线传感器网络中的应用[J];机械与电子;2010年S1期
12 王健;;IPv6在无线传感器网络中的应用研究[J];科技促进发展(应用版);2011年02期
13 李合菊;;基于无线传感器网络的路由协议的研究[J];科技信息;2011年18期
14 孙维信;;基于无线传感器网络的列车运行环境监测系统研究[J];数字技术与应用;2011年08期
15 张会彦;鲁斌;;无线传感器网络分簇算法研究综述[J];中国新技术新产品;2010年20期
16 刘恒;何光耀;;无线传感器网络应用于医疗领域的展望[J];信息与电脑(理论版);2011年07期
17 王勇;;试论无线传感器网络的应用[J];China's Foreign Trade;2011年14期
18 成坚;王宏新;易哲菁;包化;;无线传感器网络在军械仓库环境监测中的应用研究[J];科技创新导报;2011年21期
19 邓小飞;徐倩;黄光亚;;无线传感器网络能效路由协议的研究进展[J];吉首大学学报(自然科学版);2011年03期
20 侯忠伟;;无线传感器网络功率控制技术综述[J];价值工程;2011年25期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 夏娜;徐顺安;蒋建国;;WSNs中节点能耗分析与测试[A];第六届中国测试学术会议论文集[C];2010年
2 郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;;基于无线传感器网络的室内定位系统[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
3 徐久强;卢锁;赵海;崔行兵;刘大鹏;;基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法的研究[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年
4 骆吉安;柴利;;无线传感器网络的滚动时域状态估计方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 曹芳菲;何文麟;陈红;;无线传感器网络中基于预测的Top-k监测(英文)[A];第二十五届中国数据库学术会议论文集(一)[C];2008年
6 龙昭华;李景中;蒋贵全;张林;;基于无线传感器网络的普适计算研究[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
7 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
8 刘阳;杨晓春;王斌;于戈;李斌阳;;无线传感器网络中一种基于历史数据分组的感知查询技术[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2007年
9 马礼;唐长茂;;一种基于分簇的无线传感器网络数据存储管理系统[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
10 梁(韦华);于海斌;;无线传感器网络物理层协议的研究现状[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵宝康;无线传感器网络隐私保护关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
2 姜宇;基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究[D];吉林大学;2011年
3 周彦;无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合[D];上海交通大学;2010年
4 谷雨;无线传感器网络中目标覆盖的研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 马永波;无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究[D];吉林大学;2010年
6 罗丹彦;无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 毕嘉娜;无线传感器网络能量有效安全路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 周伟;基于分簇的无线传感器网络关键技术研究[D];上海大学;2011年
9 李哲涛;多媒体无线传感器网络中若干算法研究[D];湖南大学;2010年
10 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔彦新;无线传感器网络中的覆盖与能量有效性问题研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 孙翔;基于半马尔可夫链的无线传感器网络能耗模型研究[D];河北工程大学;2011年
3 魏海龙;无线传感器网络节点能量管理策略研究[D];电子科技大学;2011年
4 程寒杰;温室无线传感器网络嵌入式网关节点设计与实现[D];西北农林科技大学;2010年
5 钱桂芬;基于无线传感器网络的大坝渗压监测系统设计[D];武汉理工大学;2010年
6 韩颖;基于无线传感器网络的室内环境监控系统[D];沈阳工业大学;2010年
7 李继荣;异构无线传感器网络覆盖问题研究[D];山东大学;2010年
8 蒋禧;无线传感器网络拥塞控制机制研究[D];北京林业大学;2010年
9 杨永雷;无线传感器网络中异步成簇算法的研究[D];安徽大学;2010年
10 许永强;能量高效的无线传感器网络覆盖控制问题研究[D];武汉理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;无线传感器网络供电获新援[N];计算机世界;2004年
2 温雅路;利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力[N];人民邮电;2008年
3 赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤;国内外物联网技术研究进展[N];通信产业报;2009年
4 本报记者 姚传富;科学准确地认识物联网[N];人民邮电;2009年
5 美国专利律师 谭文晔 薛之扬;无线传感器网络技术专利分析[N];科技日报;2010年
6 沈建苗 编译;理智部署无线传感网[N];计算机世界;2010年
7 卞 辑;无线传感器网络观测平台投入应用[N];中国气象报;2011年
8 本报记者 赵建国;无线传感器网络改变未来世界[N];中国知识产权报;2011年
9 罗清岳;让无线传感器网络走入生活[N];电子资讯时报;2007年
10 记者 陆成钢 通讯员 尚晓天;以无线传感器网络打造智能化城市[N];嘉兴日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978