1、隨著無線通信技術以及傳感器技術的快速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)得到廣泛的應用，數(shù)據(jù)收集是無線傳感網(wǎng)絡最基本的操作之一，是無線傳感器網(wǎng)絡廣泛應用的基礎，因此，設計性能良好且滿足用戶需求的數(shù)據(jù)收集機制具有重要意義。一些對時間敏感的應用要求節(jié)點感知的數(shù)據(jù)必須盡快地傳送給匯聚節(jié)點(sink)，以便對事件進行及時處理，因此，有效利用節(jié)點能量以延長網(wǎng)絡壽命、減小數(shù)據(jù)收集時延是數(shù)據(jù)收集機制的兩個重要評價指標。本文主要針對影響數(shù)據(jù)收集時延的不同因素

2、，對基于低時延和能量有效的WSN數(shù)據(jù)收集機制進行研究。本文具體研究內容包括:
　　首先，本文針對網(wǎng)絡結構對數(shù)據(jù)收集時延的影響，在已有的兩種特殊網(wǎng)絡結構基礎上，提出改進的低時延數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡結構。該網(wǎng)絡結構由多層簇組成，每個簇頭傳輸數(shù)據(jù)的時間段是不重疊且連續(xù)的。同時提出能量均衡的網(wǎng)絡構建算法來構建提出的低時延數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡結構。該算法根據(jù)節(jié)點到sink的距離來選擇簇頭，使小規(guī)模簇對應的簇頭距sink較遠，大規(guī)模簇對應的簇頭距sink較近

3、，進而均衡網(wǎng)絡所有簇頭能耗。通過仿真表明，當數(shù)據(jù)壓縮比率r在[0.5，1]、網(wǎng)絡節(jié)點個數(shù)在3到100之間變化時，本文提出的低時延數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡結構相比于已有的兩種特殊網(wǎng)絡結構，在數(shù)據(jù)收集時延方面具有明顯優(yōu)勢;相比于已有網(wǎng)絡結構的構建算法，本文提出的能量均衡的網(wǎng)絡構建算法在網(wǎng)絡生存期方面得到改善。
　　其次，本文針對數(shù)據(jù)收集樹的高度對數(shù)據(jù)收集時延的影響，給出一種改進遺傳粒子群優(yōu)化算法來構建一棵保證樹高限制且網(wǎng)絡總能耗最小的數(shù)據(jù)收集樹。

4、該算法通過在遺傳粒子群算法中的初始化粒子階段和突變階段加入樹高受限的約束條件，使得粒子群中的所有粒子滿足數(shù)據(jù)收集樹高度限制。仿真表明，與有樹高約束的DL-DCT算法相比，本文給出的算法在保證樹高限制的前提下，降低7.76％的網(wǎng)絡總能量消耗。
　　最后，本文針對TDMA鏈路調度表長度及鏈路調度順序對數(shù)據(jù)收集時延的影響、節(jié)點狀態(tài)轉換對節(jié)點能耗的影響，給出一種基于SINR干擾模型的低時延、高可靠和能量有效的數(shù)據(jù)收集機制。該機制分為兩個步

5、驟:構建一棵數(shù)據(jù)收集樹;對該數(shù)據(jù)收集樹上的鏈路進行鏈路調度和功率分配。基于已有的數(shù)據(jù)收集樹構建算法，本文提出一種能量有效的鏈路調度和功率分配算法。該算法給需要多個時隙的鏈路分配連續(xù)時隙，減小收發(fā)節(jié)點狀態(tài)轉換次數(shù)，同時優(yōu)先調度數(shù)據(jù)量小的鏈路，使每個轉發(fā)節(jié)點在收到數(shù)據(jù)時，當前TDMA幀有相應的輸出鏈路時隙來轉發(fā)該數(shù)據(jù)。仿真表明，與已有的數(shù)據(jù)收集機制相比，本文給出的低時延、高可靠和能量有效的數(shù)據(jù)收集機制在改善網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收集時延、節(jié)點平均狀態(tài)轉