基于分簇拓扑的无线传感器网络节点休眠调度算法研究

来源 :西华师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Forest2008
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近年来,无线传感器网络的发展相当迅速,它已逐渐发展成为一种新型信息感知和获取方式。它的主要组成部分为大量可以移动的或者是静止的传感器节点,它们是以自组织和单跳或者多跳路由的方式构成无线传感器网络。这些传感器节点通常被部署在丛林、火山、深海、沙漠等环境艰苦或者是人类难以到达的地方,而这些节点的能量来源通常是内嵌电池,受到节点体积因素的影响,电池的能量供应也十分有限,同时在这种监测环境下也不容易进行节点电池的更换和充电,所以,在节点能量相对有限的情况下,采用怎样相对高效的方法来降低节点能耗,使网络的生存时间得到有效的延长,这是该领域研究中的一项重要挑战。而分簇拓扑控制和节点休眠调度是节约网络能量的两种有效方法。网络中的节点通常是高密度的分布在监测区域,存在很多的冗余节点。节点休眠调度使部分节点进入休眠状态,并且休眠节点与工作节点相互进行轮换,从而使网络得到了更长时间的生存。而通过采取分簇拓扑控制的方法,网络会被划分为多个类似子网的簇,在网络中形成层次结构,由一些挑选出来的簇头节点负责簇内数据的融合和处理,减少簇结构内节点的通信,降低节点之间因相互通信产生额外的能量开销。而本文采用传感器节点休眠调度和传感器网络分簇拓扑控制相结合的方式,提出了一种基于分簇拓扑的节点休眠调度算法。利用区域覆盖的方法建立了一种覆盖区域冗余节点的优化调度机制,实现对完全覆盖区域内冗余节点的休眠调度,并将该机制引入无线传感器网络的分簇结构中。算法通过控制簇内冗余节点进行休眠,减少簇首的数据通信量和簇成员中工作的冗余节点个数,降低了网络能耗。最后运用MATLAB仿真软件对本文提出的基于分簇拓扑的节点休眠调度算法来进行仿真实验,仿真结果表明,与未考虑分簇的冗余节点休眠调度算法在网络生存时间、休眠节点数、冗余度等方面来进行比较,本文所提出的算法能更好的降低网络节点能耗,延长网络生存时间。
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