無線傳感器網絡中的控制劃分問題研究.pdf

1、無線傳感器網絡能夠獲取客觀物理世界的信息,并且集信息獲取、處理與傳輸為一體,近年來廣泛應用于軍事監(jiān)測、環(huán)境和棲息地的監(jiān)測、火災探測、目標跟蹤、工農業(yè)控制、危險區(qū)域遠程控制等諸多領域。無線傳感器網絡在工業(yè)界和學術界都引起了人們的極大關注,成為目前計算機領域中研究熱點之一。
　　在無線傳感器網絡中,通常需要尋找一個控制集作為虛擬骨干網,在網絡中形成一個層次拓撲結構作為通信層。這樣只有控制集中的控制節(jié)點傳輸信息,極大地簡化了網絡的拓撲結

2、構,減少了冗余信息的傳輸。但是控制集中的控制節(jié)點在收集、處理和轉發(fā)信息的過程中需要額外的能量開銷,因此比網絡中其他節(jié)點消耗更多的能量。而且傳感器節(jié)點的電池量有限、一次性布置難以對其二次充電,使得控制集中的控制節(jié)點會比其他節(jié)點更快地死亡,從而縮短了網絡的壽命。
　　控制劃分問題就是尋找多個不相交的控制集,通過依次輪轉每個控制集,對每個控制集進行睡眠調度,從而均衡節(jié)點的能量消耗,延長網絡壽命。根據控制劃分中控制集的類型,控制劃分可分為

3、三類:k-控制劃分(k-DP)、控制劃分(DP)和連通控制劃分(CDP)。本文分別解決了這三類控制劃分上尚未解決的公開問題,在單位圓盤圖上分別提出一個具有常數近似比的算法,并通過仿真實驗進一步驗證了算法的正確性和有效性。
　　首先本文研究了k-控制劃分。在僅知道節(jié)點間的連接信息的情況下,利用均勻劃分得到一個具有常數近似比的k-控制劃分近似算法。然后本文研究了控制劃分。提出一種細胞結構的劃分,該結構的劃分包括簇劃分和團劃分兩個階段;

4、在細胞結構的基礎上,利用輪廓線圓盤的性質,在單位圓盤圖上得到一個具有常數近似比的控制劃分近似算法;該算法不僅可以在局部模型下有效運行,而且可以在阻塞模型下有效運行。最后本文研究了連通控制劃分。在僅知道節(jié)點間連接信息的情況下,首先得到一個控制劃分,然后將得到的控制劃分擴展為連通控制劃分,最后對這些連通控制集進行有效地局部調度,達到延長網絡壽命的目的。
　　綜上所述,本文分別研究了三類控制劃分,對于推進無線傳感器網絡控制劃分問題的研究