無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于剛性圖論的節(jié)能與容錯拓撲控制算法研究.pdf

1、作為物聯(lián)網(wǎng)推廣的重要支撐技術(shù)之一，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療、軍事、環(huán)境、空間探索等領(lǐng)域蘊藏著廣泛的應(yīng)用價值，被譽為無線通信領(lǐng)域的研究熱點之一。由于其能量受限、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點或鏈路頻繁失效的特點，降低網(wǎng)絡(luò)能量消耗和提高網(wǎng)絡(luò)容錯性能來應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點和鏈路的失效行為是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法的主要設(shè)計目標(biāo)。拓撲控制技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域中的一項關(guān)鍵技術(shù)不僅能夠節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)壽命，而且能夠提高網(wǎng)絡(luò)的容錯性能，以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點或鏈路

2、的失效行為。因此，設(shè)計一種同時具備節(jié)能和容錯性能的拓撲控制算法是十分必要的。本文以剛性圖論為基礎(chǔ)，設(shè)計并優(yōu)化了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了節(jié)能與容錯的目標(biāo)。文章的主要內(nèi)容如下：
　　首先，論文考慮了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能與容錯問題，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計了一種最小剛性拓撲控制算法?？紤]到(1)無線傳感器節(jié)點能源受限的問題，本文結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，睡眠調(diào)度與功率控制聯(lián)合設(shè)計，降低網(wǎng)絡(luò)能耗；考慮到(2)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)惡劣的工作環(huán)

3、境問題，本文基于Delaunay三角剖分圖的特點，構(gòu)建2-容錯的最小剛性拓撲結(jié)構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性能。同時論文在理論上證明了該拓撲結(jié)構(gòu)能夠有效約束網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點度，并且同時具有覆蓋性、稀疏性等性能。
　　其次，論文考慮到三維無線傳感器網(wǎng)絡(luò)潛在的巨大應(yīng)用價值，及其能源受限、節(jié)點失效頻繁、MAC層間干擾嚴(yán)重等特點，本文將最優(yōu)剛性圖擴展到三維空間，并應(yīng)用于三維無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)計了一個基于最優(yōu)剛性圖的三維無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制算法。該