無線傳感器網絡優化的應用與研究

高安平

【摘 要】現代社會是一個大信息量的網絡社會，無線傳感在這些年已經得到了廣泛的支持和運用，無線傳感器網絡實現了通訊技術和計算機技術三者的有機統一，是現代信息科學技術革命上的一次重大的進步，是值得被眾人所稱道的。它主要通過計算機基站中的節點相互之間傳輸數據來實現數據之間的共享和傳播，但是每一個節點都是有它固定的能量的，一旦它的能量消耗盡了，它就會停止工作，造成計算機故障。本文主要是對類似這樣的問題做一個簡要的分析，并提出一些相應的無線傳感器網絡優化的措施建議，寄希望能對以后的研究有所幫助，能有一定的現實意義。

【關鍵詞】無線傳感；網絡優化；應用研究

0 前言

隨著現代科學技術的不斷發展和經濟的不斷進步，人們對于現代信息技術的運用已經達到了家家戶戶的普及程度，無線的傳感技術在現今社會已經有了很大的提升和改變，無線傳感網絡技術是這些年來開始漸漸興起的一種新型的網絡技術模式。國內外學者在這個方面已經做出了很大方面的研究，對今天我們使用無線傳感提供了大量的技術支撐，但是作為一項現在并不成熟的技術，它依然存在很多技術難題待解決，傳感器節點的消耗、熱點問題等都是現在一些急需解答的難題，越晚解決越浪費更多的網絡資源。

1 無線傳感器網絡簡要分析

1.1 無線傳感器網絡節點的工作原理

在一個固定的單基站無線傳感器多跳網絡中，會有很多個傳感器節點，這些傳感器節點能夠實現眾多的信息的傳遞和通信，每時每刻不停的傳播接收到的每一個數據點。但是，這樣傳輸數據的傳感器節點不是存在于每一個地方的，這需要一定技術支撐下網絡節點的覆蓋率，一般來說，網絡節點的覆蓋率越光，能夠傳輸的節點就越多，換一句話說就是，能夠在這個地方傳輸的數據就更多。這是需要很大的技術支撐，畢竟網絡的覆蓋很難依靠個人的力量來實現的。這其中有一種比較特殊的傳感器節點，就是那些靠近與基站的傳感器節點，因為他們有更加多的工作量，這樣就直接導致了他們需要消耗更加多的能量，這是由于它們不僅僅需要傳輸自己的數據，還要作為中繼節點來傳輸其他傳感器節點的數據。

1.2 現代生活中的無線傳感器網絡的運用

上文已經有所提及，無線傳感器網絡在現在生活中的應用和普及。總體而言，無線傳感器網絡的運用領域是比較廣泛的，軍事、航空、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域它都可以有所涉及，但是現階段運用地比較成熟的領域主要有：環境監測、醫療護理、軍事領域以及目標跟蹤等小范圍的運用，進一步的普及和發展還有待技術的成熟和優化。在環境方面，它可以以一個定點跟蹤動物，研究動物的遷徙或者其他動物學的各種研究；它可以對環境進行必要的監測，對農業的發展很大的作用；在醫療護理方面，主要是通過無線傳感器網絡實現對人體各種活動的監測和記錄，通過血壓、體溫等方面的觀察鑒定人體的健康狀況。

1.3 無線傳感網絡的優點簡析

作為一項新興的科學技術，無線傳感器網絡擁有很多現在計算機領域沒有的優點。規模廣，無線傳感器網絡主要是通過在監測區域部署大量的傳感器節點來實現節點的大范圍覆蓋以達到信息提取的廣度和寬度的大范圍提升，可以達到成千上萬。這就是所謂的無線傳感器網絡的大規模；自組織，這說的是無線傳感器網絡能夠實現自動配置和管理，這是一種相當智能化的工程設施，傳感器節點的位置和他們之間相鄰的位置是沒法預先估測的，是直接通過其自動的配置和管理的；可靠性，無線傳感器網絡能夠適應各種各樣惡劣的環境，對于那些需要在惡劣環境中作業的項目來說，無線傳感器網絡就是拯救他們的福星；以數據為中心，這是指無線傳感器網絡一定需要進行一定的數據來作為其運行的基礎，目前互聯網技術已經能夠為其提供足量的數據庫，但是確實這是其一個很明顯需要依賴互聯網的地方。

2 無線傳感器網絡優化的有關理論

2.1 移動基站無線傳感器網絡優化研究

移動基站無線傳感器的網絡優化主要的方面就是對比現有的基站移動過程中事件驅動無線傳感器網絡啟發式算法，從而進行了新的事件驅動無線傳感器網絡啟發式算法，傳統的關于事件驅動無線傳感器網絡啟發式算法中的主要問題就是廣泛的研究了基站和節點之間的距離，但是并沒有其他方面的研究或者只是一筆帶過，但是筆者認為其他因素中依然還存在著影響事件驅動無線傳感器網絡啟發式算法，不可能僅僅是基站和節點之間的距離決定的。在研究中，筆者把移動協助數據收集模式（簡稱MADG）與傳統的算法相結合，構成了一種新的事件驅動無線傳感器網絡啟發式算法，經過寬泛的和多次的實驗，我們得出這樣的結論：該算法能夠大幅度的增加網絡壽命，同時還可以做到減少丟包的作用。

2.2 無線傳感器網絡優化的定位算法

在無線傳感器網絡中，定位技術是一項重要的支撐性技術，它能夠決定著整個網絡系統的運行狀況。一般使用計算機技術進行定位求解，但是計算機技術的定位求解是各種各樣的，每一種技術都有它的優缺點，不能逐一而論。本文所進行的研究是通過粒子群優化定位算法來了解無線傳感器網絡的定位。這是一種基于種群的啟發式智能進化計算技術，最開始的時候是用來研究鳥類的飛行和遷徙的，受這種思想的啟發，我們把種群理解成為粒子群，在這種群體智能模型建造中，能夠幫助我們更好的解釋這一項定位算法。為了更好地進行無線傳感器網絡優化的定位算發，本文引進了WSN定位的技術特征，對PSO算法（種群的啟發式智能進化計算技術算法）做出了科學合理的改進，在算法精度和性能之間進行了平衡。

2.3 無線傳感器網絡的嵌入式操作系統的運用

嵌入式操作系統在現今的使用已經相當廣泛，這各個領域皆有其身影的出現，它可以完成硬件，軟件的系統分配；對系統進行資源調度；控制，協調并發活動。嵌入式操作系統的核心就是嵌入式微處理器，它具有很強大的實時任務的支持操作，能夠實現多個任務的同時操作，并且中間響應的時間也控制的很短；另一個特點就是它的儲存保護功能，這也是一項嵌入式操作系統的強大之處，它能夠通過強大的儲存區保護實現軟件模板之間的正常運行；同時它還具有相對較小的功耗，這其實已經很難得了，現在有的嵌入式操作系統的功耗甚至只有mW級或者μW級。不僅僅是在無線傳感器網絡方面有用，在其他領域也有不可或缺的地位，例如在工業上的使用，能夠在電力系統，數控機床等方面實現人工智能控制；在交通管理上，它所具有的移動終端的定位能夠實現良好的導航作用；另一個方面就是在家庭智能管理中，它能夠實現遠程范圍內的對家庭電力設施的控制和操作，這會大大的豐富人們的生活的趣味性和便捷性。對于無線傳感器網絡的運用，主要體現在了擴展內存和操作系統方面的，能夠實現多種傳感器網絡同時運行并且中間切換所花費的時間很少，這對于無線傳感器網絡管理具有很大的幫助。

3 結語

總而言之，無線傳感器網絡優化是現階段在大量進行研究的范疇，眾多知識和技術精英在進行著緊鑼密鼓的實驗和操作，試圖在無線傳感器網絡優化中有一點小小的進步，目前已經有了大量的文獻對無線傳感器網絡進行了描述和解釋。本文對無線傳感器網絡的工作原理進行了簡要的描述，現在眾多領域中的涉及狀況做了明顯的說明，以及無線傳感器網絡所具有的特點也有相關的描述。同時針對無線傳感器網絡的優化，以兩個層面的技術來進行了仔細的說明。

【參考文獻】

[1]石高濤，廖明宏.傳感器網絡中具有負載平衡的移動協助數據收集模式[J].軟件學報，2007（9）：2236-2242.

[2]王行甫，劉志強，黃秋原，等.WSN中一種改進的邊界盒定位算法[J].計算機工程，2011，37（20）：57-59.

[責任編輯：王偉平]