無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗管理與應(yīng)用研究
發(fā)布時間:2020-12-11 08:22
20世紀以來,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)作為物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)也從軍事應(yīng)用拓展到各行業(yè)的應(yīng)用中。大量具有感知、計算能力、通信能力的節(jié)點通過無線通信的方式組成一個靈活、自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是對目標信息采集,傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(Sink)以供上層進行分析。但無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信主體——傳感器節(jié)點通常是能量受限并隨機部署在外部惡劣環(huán)境中,因此,節(jié)點的節(jié)能需求是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)計都必須面對的問題。如何提高網(wǎng)絡(luò)的生存時間,使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能量得到高效利用和平衡網(wǎng)絡(luò)各處的能耗速率具有重要的研究價值和挑戰(zhàn)。在本文中,我們對基本的傳感器網(wǎng)絡(luò)通過節(jié)點的傳播半徑建立分環(huán)模型得到網(wǎng)絡(luò)各處的理論能耗情況。并將理論情況下的能耗與實際網(wǎng)絡(luò)仿真情況進行對比,驗證本文模型的有效性。論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:1、在分環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型下對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點進行分簇,為了均衡各環(huán)的節(jié)點能耗,設(shè)置內(nèi)外環(huán)不均勻分簇,通過計算得到使各環(huán)簇頭能耗近似均衡時各環(huán)的簇數(shù)量。為了減少實際應(yīng)用中的隨機因素對理論的偏差,本文通過改進傳統(tǒng)LEACH協(xié)議的簇頭選舉公式,在選舉簇頭時聯(lián)合節(jié)點的當前能量和簇間距兩個...
【文章來源】:江西師范大學江西省
【文章頁數(shù)】:57 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
傳感器網(wǎng)絡(luò)模型
圖 2-1 傳感器網(wǎng)絡(luò)模型2.1.2 傳感器節(jié)點在不同的應(yīng)用中,傳感器的具體設(shè)計、功能、外形等可能會有很大的差異,但是它們的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大同小異。節(jié)點的典型硬件結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示,通常由四個模塊組成:傳感器模塊、處理器模塊、無線射頻模塊和能量供應(yīng)模塊[28]。這四個大的模塊又可以細分為一些具體的模塊如傳感器,AD 轉(zhuǎn)換電路、處理器、存儲器、射頻模塊、電池和電路管理電路等。其中傳感器模塊中的傳感器和 AD 轉(zhuǎn)換電路負責感知和采集信息并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,常見的傳感器類型有溫濕度傳感器,光照傳感器,加速度傳感器等。處理器模塊的作為整個節(jié)點的中央處理模塊,承擔了協(xié)調(diào)調(diào)度整個節(jié)點的操作,任務(wù),通信的功能;控制數(shù)據(jù)的收發(fā)并且能對數(shù)據(jù)進行一定的處理和存儲,可以看作是整個節(jié)點的“大腦”。射頻模塊負責同其它節(jié)點或 Sink 進行無線通信,電池和電源管理電路為整個節(jié)點的工作提供能量。
碩士學位論文節(jié)點軟件環(huán)境絡(luò)可以理解為是由許多有限通信能力和計算能。在不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,所設(shè)計的節(jié)點的操作入式系統(tǒng),如 VxWorks、Wince、Linux、QNX 高[29]。傳感器節(jié)點的處理器一般是硬件資源有點的工作較為簡單,并不需要傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)件系統(tǒng),虛擬內(nèi)存等。為了能滿足傳感器節(jié)點,加州大學設(shè)計了一個專門針對傳感器平臺可系統(tǒng)[30]。TinyOS 是針對傳感器的一個輕量級系用。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧及有關(guān)各層的節(jié)能策略棧是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的統(tǒng)稱。無以劃分為如圖 2-3 所示的幾層:
【參考文獻】:
期刊論文
[1]物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模型研究[J]. 李繼蕊,李小勇,高雅麗,高云全,方濱興. 軟件學報. 2018(01)
[2]一種基于時空相關(guān)性和異常檢測的改進WSN節(jié)能策略[J]. 萬葉晶,葉繼華,江愛文. 傳感技術(shù)學報. 2017(08)
[3]無線傳感網(wǎng)中基于能量均衡的機會路由算法[J]. 王雷,王珺,朱志偉,吳涵. 計算機技術(shù)與發(fā)展. 2017(04)
[4]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位研究綜述[J]. 呂淑芳. 傳感器與微系統(tǒng). 2016(05)
[5]多稀疏基分簇壓縮感知的WSN數(shù)據(jù)融合方法[J]. 朱路,劉媛媛,慈白山,潘澤中. 傳感技術(shù)學報. 2016(03)
[6]傳感器的最新應(yīng)用與發(fā)展[J]. 羅林,胥玉萍,宋春華. 信息通信. 2016(03)
[7]傳感器技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 周方方. 科技與企業(yè). 2016(05)
[8]一種基于LEACH的異構(gòu)WSN能量均衡成簇協(xié)議[J]. 葉繼華,王文,江愛文. 傳感技術(shù)學報. 2015(12)
[9]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星. 軟件學報. 2015(06)
[10]面向WSN的自適應(yīng)模糊功率控制算法研究[J]. 邵奇可,馮淑娜,毛科技. 傳感技術(shù)學報. 2015(04)
博士論文
[1]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的選擇協(xié)作傳輸方法研究[D]. 李敏.重慶大學 2014
[2]無線傳感網(wǎng)中事件監(jiān)測的壓縮感知與異常檢測算法研究[D]. 陳分雄.中國地質(zhì)大學 2013
碩士論文
[1]基于LEACH協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究[D]. 耿同同.青島科技大學 2017
[2]基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 王英帥.杭州電子科技大學 2015
[3]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的安全性研究與分析[D]. 徐菁風.南京航空航天大學 2015
[4]基于模糊邏輯控制理論的HEED分簇方案的改進與實現(xiàn)[D]. 黃潔.南京郵電大學 2014
[5]基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 李文琛.南京理工大學 2014
[6]無線傳感器節(jié)點在WSN中能耗模型的研究[D]. 何川.昆明理工大學 2013
[7]分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中跨層頻譜感知方法的研究[D]. 楊耘悅.南京郵電大學 2013
[8]基于粒子群的WSN低能耗路由協(xié)議的研究[D]. 王曉慧.太原理工大學 2012
[9]嵌入式Linux系統(tǒng)實時性的研究[D]. 王毅.南昌大學 2010
本文編號:2910197
【文章來源】:江西師范大學江西省
【文章頁數(shù)】:57 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
傳感器網(wǎng)絡(luò)模型
圖 2-1 傳感器網(wǎng)絡(luò)模型2.1.2 傳感器節(jié)點在不同的應(yīng)用中,傳感器的具體設(shè)計、功能、外形等可能會有很大的差異,但是它們的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大同小異。節(jié)點的典型硬件結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示,通常由四個模塊組成:傳感器模塊、處理器模塊、無線射頻模塊和能量供應(yīng)模塊[28]。這四個大的模塊又可以細分為一些具體的模塊如傳感器,AD 轉(zhuǎn)換電路、處理器、存儲器、射頻模塊、電池和電路管理電路等。其中傳感器模塊中的傳感器和 AD 轉(zhuǎn)換電路負責感知和采集信息并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,常見的傳感器類型有溫濕度傳感器,光照傳感器,加速度傳感器等。處理器模塊的作為整個節(jié)點的中央處理模塊,承擔了協(xié)調(diào)調(diào)度整個節(jié)點的操作,任務(wù),通信的功能;控制數(shù)據(jù)的收發(fā)并且能對數(shù)據(jù)進行一定的處理和存儲,可以看作是整個節(jié)點的“大腦”。射頻模塊負責同其它節(jié)點或 Sink 進行無線通信,電池和電源管理電路為整個節(jié)點的工作提供能量。
碩士學位論文節(jié)點軟件環(huán)境絡(luò)可以理解為是由許多有限通信能力和計算能。在不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,所設(shè)計的節(jié)點的操作入式系統(tǒng),如 VxWorks、Wince、Linux、QNX 高[29]。傳感器節(jié)點的處理器一般是硬件資源有點的工作較為簡單,并不需要傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)件系統(tǒng),虛擬內(nèi)存等。為了能滿足傳感器節(jié)點,加州大學設(shè)計了一個專門針對傳感器平臺可系統(tǒng)[30]。TinyOS 是針對傳感器的一個輕量級系用。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧及有關(guān)各層的節(jié)能策略棧是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的統(tǒng)稱。無以劃分為如圖 2-3 所示的幾層:
【參考文獻】:
期刊論文
[1]物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模型研究[J]. 李繼蕊,李小勇,高雅麗,高云全,方濱興. 軟件學報. 2018(01)
[2]一種基于時空相關(guān)性和異常檢測的改進WSN節(jié)能策略[J]. 萬葉晶,葉繼華,江愛文. 傳感技術(shù)學報. 2017(08)
[3]無線傳感網(wǎng)中基于能量均衡的機會路由算法[J]. 王雷,王珺,朱志偉,吳涵. 計算機技術(shù)與發(fā)展. 2017(04)
[4]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位研究綜述[J]. 呂淑芳. 傳感器與微系統(tǒng). 2016(05)
[5]多稀疏基分簇壓縮感知的WSN數(shù)據(jù)融合方法[J]. 朱路,劉媛媛,慈白山,潘澤中. 傳感技術(shù)學報. 2016(03)
[6]傳感器的最新應(yīng)用與發(fā)展[J]. 羅林,胥玉萍,宋春華. 信息通信. 2016(03)
[7]傳感器技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 周方方. 科技與企業(yè). 2016(05)
[8]一種基于LEACH的異構(gòu)WSN能量均衡成簇協(xié)議[J]. 葉繼華,王文,江愛文. 傳感技術(shù)學報. 2015(12)
[9]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在橋梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星. 軟件學報. 2015(06)
[10]面向WSN的自適應(yīng)模糊功率控制算法研究[J]. 邵奇可,馮淑娜,毛科技. 傳感技術(shù)學報. 2015(04)
博士論文
[1]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的選擇協(xié)作傳輸方法研究[D]. 李敏.重慶大學 2014
[2]無線傳感網(wǎng)中事件監(jiān)測的壓縮感知與異常檢測算法研究[D]. 陳分雄.中國地質(zhì)大學 2013
碩士論文
[1]基于LEACH協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究[D]. 耿同同.青島科技大學 2017
[2]基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 王英帥.杭州電子科技大學 2015
[3]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的安全性研究與分析[D]. 徐菁風.南京航空航天大學 2015
[4]基于模糊邏輯控制理論的HEED分簇方案的改進與實現(xiàn)[D]. 黃潔.南京郵電大學 2014
[5]基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 李文琛.南京理工大學 2014
[6]無線傳感器節(jié)點在WSN中能耗模型的研究[D]. 何川.昆明理工大學 2013
[7]分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中跨層頻譜感知方法的研究[D]. 楊耘悅.南京郵電大學 2013
[8]基于粒子群的WSN低能耗路由協(xié)議的研究[D]. 王曉慧.太原理工大學 2012
[9]嵌入式Linux系統(tǒng)實時性的研究[D]. 王毅.南昌大學 2010
本文編號:2910197
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