无线传感器网络基于节点部署的能量空洞避免策略研究

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1、分类号⋯⋯⋯⋯⋯⋯一UDC⋯⋯⋯⋯⋯⋯～密级⋯⋯⋯⋯⋯⋯编号⋯⋯⋯⋯⋯。中南大学CENTRALSOUTHUNIVERSITY硕士学位论文论文题目⋯⋯⋯无线传感器网络基壬煎点部署⋯⋯⋯⋯⋯～韵熊量空洞避免策赂研究⋯⋯⋯学科、专业⋯⋯⋯⋯⋯．计算机科掌与技术⋯⋯⋯⋯研究生姓各⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．聂红俺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯导师⋯⋯塞蝇已丰一虽lJ教授⋯陈志剧⋯教授⋯⋯．---厂曩p罐峨__一事¨·‘如。粤擎，，二¨oo0。‘l．h．；一_J人．．．．'．，，k，。}，■，?0。，扩卜。，．●原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论

2、文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：日期：2业年．妇乒日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务

3、。作者签名：导师签霍鳖日期：卫年上月兰日StrategiesResearchBasedontheNodeDeploymentt0AvoidEnergyHoleintheWirelessNe抑orkSpecialty：￡Q盟旦坠!皇!S殳i曼望堡皇垫亟壁垒h堕Q!Q毂MasterDegreeCandidate：Supen，isor：△墨墨Q曼i垦!曼P!Q￡Li坠△垒鱼ngSchoolofInI．0rmationScience＆EngineeringCentralSouthUniVersi锣ChangShaHunanP：R．CV摘要无线传感器网络是一种获取和处理信息的新兴技术，

4、它由微型传感器节点通过自组织方式形成的网络。这些节点能够实时感知和收集环境或监测对象的数据信息并对其进行有效的处理，将信息传送给基站或用户。无线传感器网络在诸多领域具有极其广泛的应用前景。在无线传感器网络采集数据过程中，大量传感器节点把收集的数据以“多跳方式”发往基站或用户，因此离基站近的节点将会由于转发大量其他节点的数据而耗尽能量，最终首先死亡，这就造成整个无线传感器网络的断层和严重的能量浪费，这种现象就是“能量空洞"现象。所以如何延长网络寿命，避免“能量空洞’’现象也就成为当前无线传感器网络研究热点之一。通过合理有效的节点部署方案是实现无线传感器能量消耗均衡，避免“能量空

5、洞"现象的重要途径。基于此，本文研究了线性无线传感器网络和矩形无线传感器网络中避免“能量空洞"问题，最大化网络效率的节点部署方案。主要研究内容和成果如下：1)基于传输距离，数据收集量与能量消耗相关性，提出了线性无线传感器网络基于节点传输距离和中继节点的节点部署策略来避免“能量空洞"现象。在保证网络覆盖的前提下，在感知节点间部署中继节点，同时使所有节点能量消耗均衡。这样既减少了数据收集量，又减少了能量消耗，避免了“能量空洞"。在受限条件下求解线性网络的最佳网络效率是一个多目标优化问题，通过控制变量与穷举搜索法相结合，得到了这个NP难问题的近似解，求解出该方案下的最大网络效率和最

6、佳节点部署方案。仿真实验表明，在线性网络中，这种部署不仅避免“能量空洞”，而且相对于已有均匀与非均匀算法都能有效提高网络效率。2)对于矩形无线传感器网络，通过分析得出了要求解节点部署方案首先要确定数据传输方案的结论。本文提出了一种简单易行的数据传输方案：每列节点只往下传送数据，不横向传送数据，直至基站或第一行感知节点，第一行的节点将接受到的数据传给靠近基站的下一个节点。这种传输方案简化矩形网络节点部署的复杂性，更重要是能够利用线性网络的部署算法。最终提出了矩形网络的节点部署算法。实验仿真表明，在网络规模较小时，这种节点部署方案有大的优势。关键词。无线传感器网络；能量空洞；网络

7、效率；节点部署ABSTRACTWirelessSensorNetWorkS(WSNs)，wKchisaselforg砌zingn咖rkconsistsoftinysensornodestllatc强wirelesscommullicatewimeachotllert0pe墒msensing，dataprocessing锄dstoragecooperatiVely’isan0Veltechnologya_bout∽quiring锄dprocessing枷f．0mation．Itc距beuSedt0仃aIl