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1、山東大學碩士學位論文中文摘要無線傳感器網絡作為新興的網絡測控技術，是能夠自主實現數據采集、融合和傳輸應用的智能網絡應用系統(tǒng)。無線傳感器網絡使邏輯上的信息世界與真實的物理世界緊密結合，從而真正實現“無處不在的計算”模式。無論是在國防，還是在國民經濟的各個領域，無線傳感器網絡均有著廣闊的應用前景。無線傳感器網絡由大量具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點組成，這些節(jié)點通常密集布設在無人值守的監(jiān)控區(qū)域。無線傳感器網絡能夠根據環(huán)境自主完成指定任務，是一種“智能”自治測控網絡系統(tǒng)。它采用多跳對等的通信方式，是一種超大規(guī)模、資源受限的分布式系統(tǒng)，其網絡拓撲動態(tài)變化，具有自組織，自適應
2、等特點。用于大規(guī)模數據收集的無線傳感器網絡不僅在邏輯上需要具有自適應能力，在拓撲結構上也要具有能夠應對“多對一”數據流的能力。提取網絡的拓撲信息是管理和控制網絡的必需和有效的方法。通過有效的拓撲控制自動生成的良好的網絡拓撲結構，能夠提高MAC協(xié)議和路由協(xié)議的效率，可為數據融合、時間同步和目標定位等很多方面奠定基礎，有利于節(jié)省節(jié)點的能量來延長網絡的生存時間。因此設計合適且高效節(jié)能的拓撲控制算法，對于能量和帶寬有限的傳感器網絡尤為重要。在課題的研究與設計過程中參考了大量的中英文文獻，研究了一些已經提出的拓撲控制算法。LEACH算法是一種層次型拓撲控制算法，所有節(jié)點被劃為不
3、同簇，由簇頭收集、處理并發(fā)送數據至基站．LEACH算法采用的分簇機制符合無線多跳數據傳輸節(jié)能原則，而且簇頭節(jié)點的數據融和功能減少了網絡中節(jié)點需要向遠距離基站發(fā)送數據的次數，進而達到了節(jié)能目標．本文在LEACH算法的基礎上，根據具體的應用環(huán)境，提出了兩種算法一EBAC算法(EnergyBalancedAdaptiveClusteringAlgoriltnn)及EBAC—F(EBACforFar．distanceCommunicating)算法。EBAC算法改進了LEACH協(xié)議的簇頭選舉過程，把節(jié)點剩余能量作為簇頭選舉的依據。實驗結果表明，該算法能有效延長網絡的生存時間，
4、并且因為網絡中能耗均衡，節(jié)點死亡時間非常接近，所以監(jiān)測結果更加準確可靠．EBAC-F算法是針對基站離監(jiān)測區(qū)域較遠的應用環(huán)境提出的，在EBAC算法基礎上，增加了在簇頭之間選擇根節(jié)點的過程。該算法由根節(jié)點收集、處理其它簇頭發(fā)送的數據并傳送至基站，減少了與基站通信的簇頭數。實驗結果表明，EBACoF算法減少了簇頭遠距離通信的能耗，提高了能量有效性，進一步延長了網絡生存時間。關鍵詞：傳感器網絡；拓撲控制；LEACH：分簇；能耗均勻山東大學碩士學位論文ABSTRACTWSN(WirelessSensorNetworks)isanewmeasureandmanagementnet
5、worktechnology．Itisallintelligentnetworkapplicationsystemwhichcallimplementdatacollection,aggregationandtransmissionbyitself．WSNcloselyconnectlogicalinformationworldwithgenuinephysicalworld，soastoimplementthe‘'computinganywhere'’model．WSNhasexpansiveapplicationforegroundinnationaldefens
6、eandeveryfieldofnationaleconomy．WSNisintelligentandautonomoussystemformeasureandmanagement．Itiscomposedofnumberlesstinysensornodesthathavetheabilityofcommunicatingandcomputing．Sensornodesaredisseminatedinfieldswithoutguardianshipandimplementdesignedassignmentsintermsofenvironmentbythems
7、elves．Itisdistributedandlarge-scalewithresourcofimited．Itadoptsmulti—hopandoppositecommunicationmode。self-organizedaswellasself-adapted．WSNwithlarge—scaledatagatheringmustlogicallyself-organizeanddealwith‘‘any-to-one'’trafficflowintopologystructure．Itisnecessaryandefficienttoex
