基于功率調(diào)節(jié)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算、通信和傳感器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因其獨(dú)有的特點(diǎn)和廣闊的應(yīng)用前景成為計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)活躍的研究分支。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具有大規(guī)模、自組織、隨機(jī)部署、節(jié)點(diǎn)資源有限、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)常變化等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了拓?fù)淇刂萍夹g(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要作用。拓?fù)淇刂萍夹g(shù)不僅是保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量和連通質(zhì)量的有效手段，還有利于減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，避免信號(hào)沖突，降低通信干擾，增大網(wǎng)絡(luò)容量，降低路由計(jì)算的復(fù)雜度，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)

2、健壯性及可擴(kuò)展性等。
　　 本文對基于功率調(diào)節(jié)的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)進(jìn)行了深入的研究，研究內(nèi)容包括基于鄰近圖的功率控制算法、網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)拓?fù)涞娜蒎e(cuò)性及其對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與應(yīng)用場景的自適應(yīng)能力、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量空洞問題以及功率控制策略下節(jié)點(diǎn)的并行傳輸問題。主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)包含以下幾個(gè)方面：
　　 (1)在分析現(xiàn)有的基于鄰近圖的拓?fù)淇刂扑惴ǖ幕A(chǔ)上，提出一種基于β-Skeleton的功率控制算法β-S TC，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明β-STC算法

3、相對于RNG模型和GG模型來說，可進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的能耗效率，降低網(wǎng)絡(luò)延遲。
　　 (2)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂扑惴ǖ娜蒎e(cuò)性進(jìn)行了研究，提出一種具有k-容錯(cuò)能力的功率控制算法HFTPC，該算法通過分簇機(jī)制將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)分成若干個(gè)簇，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)使用RNG模型實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)拓?fù)淇刂?，簇頭節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的骨干網(wǎng)使用k-CCHA算法保持k-連通，從而在保證網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)能力的同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的能耗效率，增大網(wǎng)絡(luò)容量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明k-CCHA算法相對于FLSS

4、k算法有效的緩解了無線信道的競爭，降低了通信干擾，同時(shí)減小了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)延遲，可獲得更好的實(shí)時(shí)性。
　　 (3)在分析路徑衰減指數(shù)和能量控制系數(shù)對節(jié)點(diǎn)最小覆蓋區(qū)域影響的基礎(chǔ)上，提出一種分布式的局部自適應(yīng)功率分配算法LA-TPA，該算法包含拓?fù)渖呻A段的目標(biāo)拓?fù)渖伤惴ê屯負(fù)渚S護(hù)階段的拓?fù)渥曰謴?fù)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，路徑衰減指數(shù)和能量控制系數(shù)均對目標(biāo)拓?fù)渚哂酗@著的影響，選取適當(dāng)?shù)哪芰靠刂葡禂?shù)，可以獲得滿足不同應(yīng)用場景需求的目標(biāo)拓?fù)?/p>

5、。此外，當(dāng)路徑衰減指數(shù)和能量控制系數(shù)取值分別為3和1.6時(shí)，LA-TPA可以獲得比XTC算法和STC算法性能更加優(yōu)化的目標(biāo)拓?fù)洹?br>　　 (4)構(gòu)建了一種基于節(jié)點(diǎn)功率的能量空洞問題分析模型，使用該模型對當(dāng)前能量空洞問題緩解策略進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于免疫克隆選擇算法的功率控制策略以緩解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量空洞問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該策略用外部圓環(huán)的能耗損失換取了內(nèi)部圓環(huán)的能耗節(jié)省，有利于緩解能量空洞問題，提高網(wǎng)絡(luò)的能耗