基于節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)技術的重要組成部分，它和射頻識別技術的系統(tǒng)集成極大地推動了物聯(lián)網(wǎng)不可估量的應用前景。對于能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡來說，以節(jié)能為目標的拓撲控制研究是一個難點問題，其主要目的是延長網(wǎng)絡的生存時間，具體表現(xiàn)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)生存節(jié)點數(shù)目、網(wǎng)絡能耗和基站(base station，以下簡稱BS)接收數(shù)據(jù)量3個方面。
　　 拓撲結構對網(wǎng)絡整體性能的影響舉足輕重，而拓撲控制算法對拓撲結構的形成又起著決定性的作用。首先，文章在

2、認知網(wǎng)絡體系結構、節(jié)點結構以及協(xié)議棧后，對網(wǎng)絡進行了節(jié)能設計，包括節(jié)點能效模型、通信能耗、路由能效性和拓撲結構4個方面的設計。其次，研究了平面型、層次型和啟發(fā)機制3類拓撲控制算法的特點，總結了各自的優(yōu)點和不足，并且對具有代表性的MTE(minimumtransmis-sion energy)算法、LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)算法以及STAT-CLUS(static clu

3、stering)算法進行了比較，得出了LEACH算法的網(wǎng)路性能總體較優(yōu)的結論。
　　 在重點研究層次型拓撲控制算法的基礎上，本文提出了基于節(jié)能的改進算法CAEC(clustering algorithm of energy conservation)的設計思路，通過選舉簇頭節(jié)點、劃分簇區(qū)和通信穩(wěn)定3個階段實現(xiàn)了改進算法。值得一提的是，CAEC算法在選舉簇頭節(jié)點時引入了權值計算概念，綜合考慮了節(jié)點剩余能量、與BS的距離以及連通度3