无线传感器网络功率控制研究

来源 :华北电力大学(北京) 华北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaojifeng177
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无线传感器网络是当前全世界范围内备受关注的一个研究热点,它是无线通信技术、嵌入式技术、传感技术、信息处理技术等多种技术高度交叉的产物。无线传感器网络是由大规模的微型传感器节点组成,这些节点通过自身带有的无线收发装置进行通信,负责将感知信息通过无线多跳的通信方式汇聚到sink节点,然后由sink节点传递到用户终端。随着微电子工艺的日益成熟,节点的体积越来越小,进而在节点的制造工艺上,它的计算处理功能和通信功能以及电池的电量都受到了体积的制约。传感器节点通常是由电池提供能量来保证它的正常工作,且往往分布在环境恶劣或无人值守等人员无法到达的区域。因此,为传感器节点充电或者更换电池是一件非常困难的事情。对无线传感器网络采取功率控制措施,最大化网络生命周期是需要迫切解决的一个课题。无线传感器网络功率控制是指在尽量不影响通信质量的前提下,为每个传感器节点选择合适的发送功率,来降低网络的整体能量消耗,延长网络生存时间。论文所做的主要研究工作如下:1.针对实际应用中,传感器节点随机抛洒在监测区域中,很可能会出现密集区域与稀疏区域共存的情况,本文提出了基于节点聚类的功率控制算法。该算法考虑节点的空间地理位置关系,将密集区域和稀疏区域的节点分别进行聚类,保证网络的连通性;并通过控制帧与数据帧分别以不同功率等级发送的手段来降低网络整体能量的消耗。2.传统的无线传感器网络功率控制算法仅以最小化网络能耗为设计原则,但是随着无线传感器网络出现的新特点和新方向,仅仅考虑最小化网络能耗而不考虑其它的网络性能,这种网络的存在就变得毫无意义。本文提出一种基于负载自适应的功率控制算法,能够根据网络负载的变化动态调整节点的发射功率,在降低端到端延时的条件下降低网络的能量消耗。本文利用OPNET仿真软件搭建无线传感器网络模型,对本文提出的算法进行仿真实验,验证这些算法在能量消耗、网络生命周期和时延等网络性能方面的改善。
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