面向節(jié)能的多級無線傳感網拓撲控制算法研究.pdf

1、隨著科技的日益發(fā)展，無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSNs)相關技術逐漸為人所熟知，已經成為科學領域研究的熱點。WSNs通過隨機部署在監(jiān)測區(qū)域內的傳感器節(jié)點之間的相互協(xié)作，完成信息的采集和傳遞，而拓撲控制是保證WSNs高效節(jié)能工作的一項關鍵技術。它通過對整體網絡的組建，構建最優(yōu)或次優(yōu)網絡拓撲，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
　　本文針對不同的WSNs模型，即在同構環(huán)境、異構網絡和有損鏈路模型下，分別提出合理

2、有效的拓撲控制算法，以達到有效利用節(jié)點能量，從而延長網絡生存時間的目的。
　　1.在同構WSNs(即部署在監(jiān)測區(qū)域內的節(jié)點能耗等性能均相同)的基礎上，針對降低網絡能耗問題，提出樹型拓撲網絡每層節(jié)點數(shù)的分布概率定理，對其進行理論驗證。進而設計一種基于概率分布和同層競爭的WSNs樹型拓撲構建算法PCLT。該算法采用同層競爭方法選擇最優(yōu)父節(jié)點，并利用節(jié)點的分布概率決定是否需要進行二次喚醒，以此實現(xiàn)降低網絡能耗，延長網絡周期。
　　

3、2.針對異構無線傳感器網絡(Heterogeneous Wireless Sensor Networks, HWSNs)模型，提出一種基于整體網絡能量預測的HWSNs分簇樹型算法 CTEF。該算法根據(jù)中心極限定理，并結合理想的網絡平均剩余能量和能量差值，預測第r輪實際網絡平均剩余能量值。又以網絡通信成本指導簇頭選舉過程，結合節(jié)點能量等參數(shù)，引導節(jié)點加盟哪一個簇。最后在簇內以簇頭為中心劃分簇區(qū)域，并根據(jù)節(jié)點能量及節(jié)點間相對距離，尋找中轉節(jié)

4、點。
　　3.基于有損鏈路網絡模型，提出基于鏈路預測的WSNs拓撲控制算法LPA。該算法根據(jù)sink節(jié)點所處位置劃分監(jiān)測區(qū)域，并利用網絡鏈路狀態(tài)的獨立性，將各分區(qū)內的鏈路性能值(接收信號強度指示RSSI和信噪比SNR)分別組建成馬爾科夫鏈，計算鏈路狀態(tài)轉移矩陣，以此為依據(jù)預測下一輪的鏈路質量情況。同時通過模糊數(shù)學方法評價鄰居節(jié)點的優(yōu)劣，尋找最優(yōu)節(jié)點作為活動節(jié)點，以此在小區(qū)域內組網，最后將各區(qū)域與基站(sink節(jié)點)相連，構建整體的