基于骨干結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法地研究

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1、杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于骨干結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法研究研究生：仇昌琪指導(dǎo)教師：肖明波教授2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterBackbone-basedTopologyControlAlgorithmsforWirelessSensorNetworksCandidate:QiuChangqiSupervisor:Prof.XiaoMingboDecember，2012杭州電子科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授

2、權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。申請學(xué)位論文與資料若有不實之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文使用授權(quán)說明本人完全了解杭州電子科技大學(xué)關(guān)于保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬杭州電子科技大學(xué)。本人保證畢業(yè)離校后，發(fā)表論文或使用論文工作成果時署名單位仍然為杭州電

3、子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱和借閱論文；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）論文作者簽名：日期：年月日指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為21世紀(jì)新興的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)，能夠自主進行實時感知、采集和處理信息的智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)把邏輯上的信息世界與真實的物理世界緊密結(jié)合起來，從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算”的新型計算模式。無論是在公共安全和國防，還是在監(jiān)測的各個領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)均有著廣闊的應(yīng)用前景。

4、拓撲控制是指在滿足網(wǎng)絡(luò)連通度和覆蓋率的條件下，通過調(diào)整節(jié)點的通信半徑來選擇合適的骨干節(jié)點并將網(wǎng)絡(luò)中冗余的節(jié)點鏈路刪除，以達到優(yōu)化信息數(shù)據(jù)傳輸方式的一種管理和控制網(wǎng)絡(luò)的方法。它是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)性課題，對路由優(yōu)化、能量節(jié)省和資源分配具有重要作用?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個能量受限的網(wǎng)絡(luò)，本文設(shè)計幾種拓撲控制算法，以達到延長網(wǎng)絡(luò)生存時間和提高節(jié)點間能耗均衡的目的?；诠歉傻耐負淇刂剖峭負淇刂品椒ㄖ蟹浅Ｖ匾囊环N。基于骨干的拓撲控制是指通過選擇恰當(dāng)?shù)墓歉晒?jié)點，將網(wǎng)絡(luò)分割成樹型層次的傳輸子網(wǎng)。樹型結(jié)構(gòu)可使非骨干節(jié)點在沒有進行通信的時候進入到睡

5、眠狀態(tài)，同時在骨干節(jié)點上對接收到的數(shù)據(jù)包進行融合處理，從而達到節(jié)能的目的。為了解決大部分算法在在簡單無向圖上構(gòu)建連通支配集時通信開銷很大的問題，本文提出一種基于葉節(jié)點反向生成CDS樹的拓撲控制算法A3G。該算法以節(jié)點自身權(quán)值為依據(jù)，通過關(guān)閉鏈路上的一些非必要節(jié)點來獲得一個次優(yōu)連通支配集，從而構(gòu)建出最終生成樹。A3G算法保證了網(wǎng)絡(luò)連通性和通信覆蓋，減少了節(jié)點間的信息交換，延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。為了解決大部分拓撲控制算法不能全部覆蓋傳感區(qū)域問題，本文提出了BSCA算法，它在保證網(wǎng)絡(luò)連通的前提下，以傳感半徑為基準(zhǔn)，通過增加活動節(jié)點數(shù)來增加監(jiān)控區(qū)

6、域的覆蓋率。同時在該算法原有拓撲的基礎(chǔ)上，加入了幾種常見的拓撲維護機制，比較確定不同的拓撲維護機制對原有網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和生命周期的影響。仿真結(jié)果顯示，在A3G和BSCA算法中，動態(tài)的拓撲維護技術(shù)具有最好的覆蓋率和生命周期。此外，兩種算法同時使用動態(tài)拓撲維護技術(shù)，BSCA具有更好的網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，而A3G的網(wǎng)絡(luò)生命周期更長。論文最后對全文進行總結(jié)，提出了今后可繼續(xù)研究的工作。關(guān)鍵字：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；拓撲控制；連通支配集；拓撲維護機制I杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTAsanemergingnetworkmonitoringtechno

7、logyofthe21stcentury，WSN(wirelesssensornetwork)isanintelligentnetworksystemwhichcanautonomouslyimplementreal-timesensing,gatheringandprocessinginformation.WSNconnectsthelogicalinformationworldwiththephysicalworldclosely,soastorealizethenewmodelof“ubiquitouscalculation”.WS

8、Nhasbroadapplicationprospectsinpublicsecurity,defenseandotherfieldsofmonitoring.Topologycontrola