無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲控制算法研究(1)

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1、西安電子科技大學碩士學位論文無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲控制算法研究姓名：閆永義申請學位級別：碩士專業(yè)：應用數(shù)學指導教師：劉三陽20080101摘要在無線傳感器網(wǎng)絡中，傳感器節(jié)點是體積微小的嵌入式設備，采用能量有限的電池供電，它的計算能力和通信能力十分有限．所以，除了要設計能量高效的MAC協(xié)議、路由協(xié)議以及應用層協(xié)議之外，還要設計優(yōu)化的網(wǎng)絡拓撲控制機制．所以，拓撲控制是傳感器網(wǎng)絡中的一個基本問題．無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法的首要任務是減少節(jié)點的能量消耗，從而延長整個網(wǎng)絡的生存時間．而傳感器節(jié)點大部分的能量消耗在無線通信模塊．本文一方面從通信節(jié)能的角度，提出了

2、兩種拓撲控制算法．首先，考慮在通常情況下，無線通信的能量消耗與通信距離的三次方成正比．設計了一種選擇鄰居的標準，使鄰居聞的鏈接都是最小通信能耗鏈接，給出了一種局部構造最小通信能耗路的鄰近圖算法MEP(MG)．并證明了算法具有連通性和1-spanner特性．然后，考慮一般的情況：無線通信的能量消耗與通信距離的11次方成正比(2

3、對網(wǎng)絡的動態(tài)變化，設計了一種功率自適應的拓撲控制算法．該算法通過引進啟發(fā)機制，根據(jù)網(wǎng)絡通信節(jié)點丟包率的變化、通信中斷等網(wǎng)絡故障，進行動態(tài)調(diào)整節(jié)點的發(fā)射功率，從而動態(tài)地改變網(wǎng)絡的拓撲結構；利用啟動冗余節(jié)點，建立可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，均衡網(wǎng)絡中骨干節(jié)點的數(shù)量，使節(jié)點的能量消耗進一步均衡、減少，從面延長整個網(wǎng)絡的生存時間．關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法最小通信能耗路MEP(MC)算法MCEC(MG)算法AbstractInthewireless∞nsornetworks。$e11sornodeisthesizeofsmallembeddeddevice,

4、usingthelimitedbattery-poweredenergy,anditscomputingpowerandcommunicationscapabilityisverylimited．Therefore，apartfromdesigningtheenergy-efficientMACprotocol，mutingprotocolandtheapplicationlayerprotocol，butalsodesigningtheoptimizedtopologycontrolmcchanism．Sothetopologycontrolisa

5、basicprobleminthewirelessSffllsornetworks．111eprimarygoalofatopologycontrolschemeinwirelesssensornetworksistoreducenodepowerconsumptioninordertoextendnetworklifetime．Mostoftheenergyconsumptioninthesensornodeiscommunicationmodule．Fromtheperspectiveofenergy-savingcommunication,tw

6、otopologycontrolalgorithmsareproposed．11"c,onllnonconditionthattheenergyconsumptionofwirelesscommunicationisproportiontothecubeofthecommunicationdistanceistakenintoacco呲thenatopologycontrolmethodMEP(MG)ispresented．Thecoane訓tyandthepropertyof1-spannerareproved．Andthefilrtherprom

7、otionispresentedonthebasisoftheabove．Thatisconsideringthegeneralsituation'．theenergyconsumptionofwirelesscommunicationisproportiontothen-powerofthecommunicationdistance．AnotherlocalizedtopologycontrolmethodMEC似G)isalsopresented．11lemethodretainsthefollowingcharacteristics：conne

8、ctivity,sparsenessandthepropertyof1-spanner．Inaddition