能量采集传感网中数据收集协议研究

【摘要】无线传感器网络是近年来发展迅速并拥有广阔前景的技术。但能量问题一直制约着无线传感器网络的大规模、长时间应用,是目前该领域研究的重点。通过采集环境能量,尤其是通过采集太阳能来为无线传感器节点充电是目前一种比较可靠的供能方式,但现有的很多数据采集协议并不适合搭载了太阳能采能模块的无线传感器节点。因此,基于能量采集特性研究如何设计合理的数据收集协议以最大化网络效用、延长网络寿命具有重要意义。本文概述了无线传感器网络的基本特点,并对定向扩散、LEACH以及机遇式路由等数据收集协议进行了分析,提出了上述协议并不适用于基于太阳能能量采集的无线传感器网络。在理论分析的基础上,本文首先提出了一种基于分区策略的数据采集协议SRS,对其数学模型以及能量模型进行了建模和分析,并对其适用的拓扑结构进行了优化。其次,在分析SRS数据收集协议所存在不足的基础上,提出了基于动态分区策略的数据采集协议DRS。相较于SRS,DRS从数据传输路径、数据包标志位以及数据任务三个方面进行了全面改进以进一步实现最大化能量效用、延长网络寿命的目的。本文同样对DRS数据采集协议的数学模型和能量模型进行了建模和理论分析。仿真实验结果表明,SRS和DRS数据采集协议在节点发送速率、有效输出、传输冗余率、能耗比、网络生存节点数等五个方面均优于传统的定向扩散、LEACH和机遇式路由数据采集协议,适用于搭载了太阳能采能模块的能量采集传感网。
【作者】李和沛；
【导师】张凌涛；
【作者基本信息】中南林业科技大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】无线传感器网络；数据采集协议；网络生命期；

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