46、无线传感器网络高效数据收集方案与低延迟数据收集研究

无线传感器网络高效数据收集方案与低延迟数据收集研究

一、无线传感器网络数据收集模拟模型与结果

1. 模拟模型设定
   • 网络环境 ：使用 NS - 2 进行模拟，采用与 PEGASIS 相同的无线电模型和网络拓扑。系统有 100 个节点，初始能量为 0.25J，随机分布在 100m * 100m 的网络中，基站位于(50, 250)。每个节点每轮有一个 2000 比特的数据包要发送到基站。
   • 数据收集方案 ：评估多种数据收集方案，包括提出的超立方体（Hypercube）、分布式超立方体（DH）和二叉树（Binary tree），以及 PEGASIS、PEGBin（PEGASIS 的二进制方法）、LEACH 和直接传输（Direct）。当节点死亡时，所有方案会重建拓扑。
   • 特殊设定 ：二叉树方法设置两节点间基本距离约束为 10m，若无法包含所有节点则每次增加 10m 直至树构建完成；LEACH 每轮仅设一个头节点以节省能量；PEGASIS 和超立方体方案中，基站负责构建拓扑，构建成本忽略不计。
2. 模拟结果分析
   • 存活节点数量与轮数关系 ：假设基站距拓扑中心 200m，超立方体方案因并行传输而非短路径传输，存活节点数量不如 PEGASIS。二叉树方法表现最佳，因其对下游节点数量更灵活，且选择能耗最低的节点向基站传输数据。