文档介绍：摘要传感器技术、微机电系统、信息处理技术、嵌入式计算及现代网络和无线通信等技术的进步,推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。传感器网络中的节点一般采用能量有限的电池供电,且通常工作在较为复杂,危险的地理区域,节点的电池得不到更换或能量的补充。因此,降低节点能耗、延长网络生存时间,是无线传感器网络设计的重要目标。优化的网络拓扑结构,不但能够提高网络协议的效率,还可以为传感器网络诸多方面的应用奠定基础,更加有利于节省节点的能量来延长网络使用寿命。因此,本文针对传感器网络三个阶段跏冀⒔锥巍⑼缭诵薪锥巍拓扑维护阶段耐仄丝刂萍际踅辛司咛宓姆治鲇胙芯浚医ň涞幕于有向图的拓扑控制算法推广到了无向网络图的应用中,并提出了一种适用于异构网络环境的基于虚拟区域划分的能量有效分簇拓扑控制算法。实验结果表明,基于无向网络图功率控制的拓扑控制算法能够继承原始网络的连通性,有效地降低节点能耗;基于虚拟区域划分的能量有效分簇算法可以显著地延长网络生存时间,提高网络的通信效率。关键词:传感器网络;拓扑控制;功率控制;分簇;虚拟区域划分哈尔滨工程大学硕士学位论文
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期:酬年拢哈尔滨工程大学学位论文原创性声明体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集作者┳:日
第滦髀论文研究背景研究目的和意义随着信息技术应用领域的不断拓广,人们对信息获取的需求已经从传统的单一传感器探测发展到期望获得一定区域内的各种环境变量及监测对象的详尽信息。因此,综合了微电子技术、信息处理技术、嵌入式计算及无线通信等技术的无线传感器网络应运而生。它是由部署在监测区域内大量的具有感知、计算、通信能力的微型传感器节点组成。这些节点能够协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息,并将处理后的数据以无线传输方式传送给信息获取者。这大大地满足了人们期望直接感知客观世界的需求,也极大地扩展了现有网络的功能和人类认识世界并改变世界的能力。所以,无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,它被认为是世纪最有影响的、最重要的技术之一⋯。同时,它又与效用计算、塑料电子学和仿生人体学被美国《商业周刊》并称为全球未来的四大高技术产业。无线传感器网络的研究起步于世纪年代末期。具有现代意义的传感器网络技术发端于美国国防部远景研究规划局龊>芯肯钅浚笔毙枰T诤Q笾胁贾么罅看感器节点,以自组织方式构成无线网络,目的是监测敌方潜艇的活动情况”’。所以,无线传感器网络最早是应用于军事领域。进入世纪以来,随着微电子技术、通信技术、计算机技术的飞速发展,无线传感器网络无论是在国防安全,还是在工农业控制、环境监测、医疗卫生、反恐抗灾、空间和水下探测等诸多领域的应用前景越来越广阔”’。未来,传感器网络将向海、陆、空一体化综合方向发展,终将成为连接客观现实世界与人类感知世界的桥梁,深入到人们工作、生活的各个层面,像互联网一样改变着人们的生活方式。因此,传感器网络已经引起了学术界、军界、工业界、医疗界等各行业的极大关注。目前,对无线传感器网络及其相关技术的研究工作已经在世界各主要发达国家轰轰烈烈地开展起来。在无线传感器网络中,传感器节点是体积微小、造价便宜、采用能量有哈尔滨檀笱妒宦畚
限的电池供电的嵌入式设备壳捌谕脑旒勰勘晡美元以下虼耸屎大量投放以进行目标区域的可靠监测,传感器节点的分布密度有时可高达每平方米几十个。由于传感器节点的工作环境通常较复杂、危险纾憷的原始森林、敌方阵地、海洋深处等诘愕牡绯氐貌坏礁换蚰芰康牟钩洹因此,降低节点能耗,合理、高效地利用有限的计算和存储资源,最大化网络生命周期是无线传感网络的首要设计目标及挑战。目前,减少传感器节点能量消耗,延长网络生存时间的关键技术可大致分成两类:第一类是数据传输控制技术,即是在传感器网络的各层分别采取相应的节能措施,包括介质访问控刘的冲突避免机制、网络层能量优先的路由协议的设计以及数据传输过程中的融合处理技术等;第二类是拓扑控制技术,即是在保证网络连通性和覆盖度的前提下,通过一定的功率控制或骨干网节点的选择算法,剔除节点间不必要的无线通信链路,生成一个能量高效的数据转发的优化网络拓扑结构。对于无线的自组织的传感器网络而言,网络拓扑控制对整体网络性能的提高有很大的影响。通过运行拓扑控制算法自动生成的优化的网络拓扑结构,不但能够提高楹吐酚尚