无线传感器网络生存时间优化分析

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1、塑坚三、业奎兰堡主兰垡笙奎一些节点为了弥补失效节点、增加检测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。3’)动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：a．环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或是失效；b．环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；c．传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；d．新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。4)可靠的网络传感器网络特别适合部署在恶

2、劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的曝晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机播撒或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于检测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾"每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。5)应用相关的网络传感器网络用来感知客观物理世界，获取物理世界的信息量。客观世界的物理量多种多

3、样，不可穷尽。不同的传感器网络应用关心不同的物理量，因此对传感器的应用系统也有多种多样的要求。不同的应用背景对传感器网络的要求不同，其硬件平台、软件系统和网络协议必然会有很大差别。所以传感器网络不能像Int锄et一样，有统一的通信协议平台。对于不同的传感器网络应用虽然存在一些同性问题，但在开发传感器网络应用中，更关心传感器网络的差异。只有让系统更贴近实际应用，才能做出最高效的目标系统，针对每一个具体应用来研究传感器网络技术，这是传感器网络设计不同于自组织网络的显著特征。6)以数据为中心的网络在无线传感器网络中，人们通常只关心某个区域内某个观测指标的数值，而不会去关心单个节点的观测数

4、据【7】。传感器网络是任务型的网络，脱离传感器网络谈论传感器节点没有任何意义。传感器浙江工业大学硕士学位论文网络中的节点采用节点编号标识，节点编号是否需要全网唯一取决于网络通信协议的设计。由于传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点，网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或是传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说传感器网络是一个数据为中心的网络。例如，用于目标跟踪的传感器网络，跟踪目标可能出

5、现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。事实上，在目标移动过程中，必然是由不同的节点提供目标的位置信息。7)节点能力受限·电源能量有限传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且部署区域环境复杂，有些区域甚至人员不能到达，所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能源是不现实的。如何高效使用能量来最大化网络生命周期是无线传感器网络面临的首要挑战。传感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块。随着集成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功耗变得很低，绝大部分能量消耗

6、在无线通信模块上。如图1．1所示是DeborahEstrin在MobiCom2002会议上的特邀报告(WirelessSensorNetworks，PartIV．SensorNetworkProtocols)中所述传感器节点各部分能量消耗的情况，从图中可知传感器节点的绝大部分能量消耗在无线通信模块。羹鬻嚣馕疑衢褥图1．1传感器节点能量消耗情况【61无线通信模块存在发送、接收、空闲和睡眠四种状态。无线通信模块在空闲状态一直监听无线信道的使用情况，检查是否有数据发送给自己，而在睡眠状态则关闭通信模块。从图中可以看出，无线通信模块在发送状态的能量消耗最大，在空闲状态和接收状态的能量消耗接

7、近，略少于发送状态的能量消耗，在睡眠状态的能量消耗最少。如何使网络通信更有效率，减少不必要的转发和接收，不需要通信时尽快进入睡眠状态，是传感器网络协4浙江工业大学硕士学位论文议设计需要重点考虑的问题。·通信能力有限无线通信的能量消耗与通信距离的关系为：E=kd”(1—1)其中，参数n满足2