WSN节点部署与空间查询优化技术研究

摘要

最小化能耗或是最大化网络生命周期是无线传感器网络WSN研究的两个重要的关注点。能耗与生命周期相关的技术有WSN节点部署方案与节点信息查询，论文即以这两方面为研究内容。
　　现阶段WSN部署主要有两种基本方式，一种是理想化的，基于无限空间和规则区域，一般采用规则的正六边形部署方案，该方案能有效节省节点数目，但往往与实际部署环境有不同程度的偏差;另一种是基于实际部署环境，采用凸边型的部署方案，实施的复杂性及所需节点数目较多，是该方案的主要缺点。论文仍基于实际部署环境，采用改进后的正六边形部署方案，实现了节点能耗与节点数目的平衡。该方案的要点与主要步骤包括:(1)通过多次划分，将不规则区域划分成若干具有凸边型特点的子区域;(2)按照正六边形方案初始化节点部署;(3)对初始化中处于区域外的节点，选择两个处于区域内的相邻节点，取其中垂线与区域边界的相交点为调整点，将所有处于区域外的节点移动到调整点。
　　空间查询对WSN能耗与生命周期影响很大。论文针对当前流行的窗口路线查询处理IWQE算法，若查询路线上节点选择不当——节点剩余能量过低或节点相距偏远而导致通信传输中断、查询结果丢失的问题，提出了相应的优化算法EIWQE。该算法以剩余能耗为节点选择基础，采用基于位置的路由协议GPSR构建多边形，通过增加中继节点，保证查询路线的连通性;并根据最大剩余能耗选择邻居节点分担信息收集与处理任务，以进一步降低查询路线上节点的能耗。论文给出了EIWQE的详细实现流程，并在OMNET++平台上用仿真方法，从查询成功率、查询遍及率、节点能耗的均匀度等方面验证了EIWQE算法的优越性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究内容与研究工作

1．4 论文组织结构

第二章 无线传感器网络相关知识与技术分析

2．1 无线传惑器网络WSN简介

2．1．1 WSN结构

2．1．2 WSN特点和挑战

2．1．3 WSN性能指标

2．2 WSN部署技术简介

2．2．1 WSN部署方案简介

2．2．2 常用部署方案分析

2．3 空间查询技术与IWQE算法简介

2．3．1 空间查询技术分析

2．3．2 IWQE算法简介

2．4 本章小结

第三章 基于正六边形网格的WSN节点部署优化方案研究

3．1 不规则区域部署方案分析

3．1．1 凸边型部署方案研究分析

3．1．2 正六边形部署方案分析

3．2 改进的正六边形节点部署方案设计

3．2．1 改进思想

3．2．2 设计方案

3．2．3 实现过程

3．3 仿真设计与结果分析

3．3．1 仿真实验设计

3．3．2 仿真结果与分析

3．4 本章小结

第四章 无线传感器网络空间查询算法IWQE优化研究

4．1 IWQE算法分析

4．1．1 物理模型

4．1．2 节点能耗计算

4．1．3 算法性能分析

4．2 基于节点选择的IWQE改进算法EIWQE

4．2．1 EIWQE算法的设计思想

4．2．2 EIWQE的设计方案

4．2．3 EIWQE算法流程

4．3 EIWQE算法仿真实验设计

4．3．1 仿真参数和场景设计

4．3．2 不同失效节点数空间查询结果分析

4．3．3 不同查询区域空间查询结果分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文