文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
无线传感器网络的拓扑控制算法研究
姓名:王艳梅
申请学位级别:硕士
专业:应用数学
指导教师:冯海林
20090101
并给出了一种构造平衡节点能量消耗的局部拓扑控制方脚惴ā8盟惴摘要在无线传感器网络的规划和设计中,减少节点的能量消耗、延长其工作时间并最大化网络的生命周期是首先要解决的重要问题。除了设计能量高效的拓扑控制是指在满足网络覆盖度和连通度的前提下,通过功率控制和骨干网节点选择,剔除节点间不必要的通信链路,形成一个数据转发的优化网络结构。但是在一般的拓扑控制中还存在节点能量消耗不均衡的问题,它严重影响着网络的整体寿命,所以在设计拓扑控制策略时必须考虑网络中所有节点的能量均衡消耗问题,使节点的能耗相对平均,避免由于某些能耗较大的节点失效而导致整个网络瘫痪。本文研究能量均衡的拓扑控制问题,具体内容如下:首先,本文分析了惴ā惴ā算法、惴等几种经典拓扑控制算法的优、缺点,借鉴了这些算法的优点,设计了一种基于节点能量水平的拓扑控制策略。该方法针对汇聚节点附近节点的能量消耗过多而设计,避免了这些节点因能量过早耗尽而导致的网络失效,该机制使网络中的节点能量消耗更加均衡,延长了网络的寿命。其次,本文从平衡所有节点能量消耗的角度,设计了一种选择邻居的标准,避免了能量低的节点参加数据传输,使产生的无线链路能够均衡节点的能量消耗,并证明了算法产生的拓扑结构具有连通性、稀疏性、对称性、缘龋后通过实例仿真验证了算法的正确性和有效性。关键词:无线传感器网络拓扑控制议、路由协议以及应用层协议之外,拓扑控制也是解决该问题的有效措施之一。算法
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导师签名:兰墨本人签名:主菝本学位论文属于保密,在一年解密后适用本授权书。学位论文创新性声明西安电子科技大学关于论文使用授权的说明生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。C艿秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。本人签名:本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后论文在解密后遵守此规定
第一章绪论课题背景及研究意义育了一种新型的网络——无线传感器网络人类进入兰鸵岳矗⒒缦低场⒓扑慊际酢⑼ㄐ诺妊Э频姆伤俜⒄乖知区域,节点间以自组织方式工作的网络,它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信网络技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象信息并处理、传送到需要的用户。低功耗无线电通信技术、嵌入式计算技术、微型传感器技术及集成电路技术的飞速发展和日益成熟,使得大量的、低成本的微型传感器通过无线链路自组织成无线传感器网络成为现实。它具有网络规模大、成本低、节点硬件简单、功耗低、自组织等特点,可以广泛应用于环境监测、医疗、农业、军事等领域。其广阔的应用前景掀起了国内外对无线传感器网络的研究热潮。年和年美国商业周刊和际跗缆墼预测未来技术发展报告中,分别将形兰妥钣杏跋炝Φ罴际鹾透变世界的十大新技术之一。无线传感器网络虽然与无线自组网有相似之处,但同时也存在很大的差别。无线传感器网络是集成了检测、控制以及无线通信的网络系统,节点数目更为庞大锨踔辽贤,节点分布更加密集:由于环境影响和能量耗尽,节点更容易出现故障;环境干扰和节点故障更容易造成网络拓扑结构的变化;通常情况下,大多数传感器节点是固定不动的。另外,传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限。传统无线网络的首要设计目标是提供高服务的质量和高效带宽利用,其次才考虑节约能源;而传感器网络的首要设计目标是能源的高效使用,这也是传感器网络和传统网络最重要的区别之一。另外,传感器节点体积微小,通常携带能量十分有限的电池,但由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广,而且部署区域环境复杂,有些区域甚至人员不能到达,所以传感器节点通过更换电池的方式来补给能源是不现实的。如何高效使用能量使得网络生命周期最大化是无线传感器网络面临的首要挑战。.翁庋芯恳庖无线传感器网络有着广阔的应用前景,它在国家安